DE10333691B3 - Fuel injection system with hydraulic circuit for internal combustion engine receives high-pressure fuel from common rail which passes to injection valve and spaces over pistons - Google Patents

Fuel injection system with hydraulic circuit for internal combustion engine receives high-pressure fuel from common rail which passes to injection valve and spaces over pistons Download PDF

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Abstract

The fuel injection system (1) incorporates a high- pressure feed line (5) and a high-pressure injection line (6) receiving fuel from the common rail fuel supply (3). A valve actuator (31) presses on a rod (61) which holds a first piston (36) forming part of a hydraulic coupling (35). High-pressure fuel may flow to a first chamber (80) over the first piston. The fuel flows from a chamber under the piston through a connecting channel (84) to a second chamber (83) under a second piston (37). This presses on a rod (63) which may open a control valve (41) with a ball (51). This may control leakage (55) from a control chamber (43) over the injection valve needle (11).

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach der Gattung des einzigen Patentanspruchs. The invention is based on one Fuel injection device according to the preamble of the single claim.

Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise durch die DE 101 18 053 A1 bekannt geworden.Such a device is for example by DE 101 18 053 A1 known.

Die aus DE 101 18 053 A1 bekannte Kraftstoffeinspritzvorrichtung weist ein Ventil mit einer piezoelektrischen Aktor-Einheit zur Betätigung eines Ventilglieds auf, das einen Stellkolben und einen in einem Ventilkörper geführten Betätigungskolben aufweist. Der Betätigungskolben betätigt ein Ventilschließglied, das mit einem an dem Ventilkörper ausgebildeten Ventilsitz zusammenwirkt und in Schließstellung eine Steuerbohrung von einem Ablaufraum trennt, von welchem ein Rücklaufkanal abzweigt. Zwischen dem Stellkolben und dem Betätigungskolben ist eine Hydraulikkammer angeordnet, die eine Bewegung des Stellkolbens auf den Betätigungskolben überträgt. Um die Größe der Aktor-Einheit gering halten zu können, ist der Betätigungskolben bei geschlossenem Ventilschließglied im wesentlichen hydraulisch kraftausgeglichen gelagert.From DE 101 18 053 A1 Known fuel injection device has a valve with a piezoelectric actuator unit for actuating a valve member, which has an actuating piston and an actuating piston guided in a valve body. The actuating piston actuates a valve closing member, which cooperates with a valve seat formed on the valve body and, in the closed position, separates a control bore from an outlet chamber, from which a return channel branches off. A hydraulic chamber is arranged between the actuating piston and the actuating piston and transmits a movement of the actuating piston to the actuating piston. In order to be able to keep the size of the actuator unit small, the actuating piston is mounted in a substantially hydraulically balanced manner when the valve closing member is closed.

Weiterhin ist aus der US 4,579,283 eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem Einspritzventil bekannt, das mittels eines piezoelektrischen Aktors betätigt wird. Der piezoelektrische Aktor wirkt auf einen Kolben, der das Volumen einer zwischen dem Kolben und der Ventilnadel des Einspritzventils vorgesehenen Pumpkammer ändert. Die Ventilnadel bewegt sich auf- und abwärts, abhängig vom Druck in der Pumpkammer, um die Einspritzöffnung des Einspritzventils für eine Einspritzung zu öffnen oder zu schließen.Furthermore, from the US 4,579,283 a fuel injection device with an injection valve is known, which is actuated by means of a piezoelectric actuator. The piezoelectric actuator acts on a piston, which changes the volume of a pump chamber provided between the piston and the valve needle of the injection valve. The valve needle moves up and down depending on the pressure in the pump chamber to open or close the injection port of the injector for injection.

Die erfindungsgemäße Kraftstofteinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des einzigen Patentanspruchs hat dem gegenüber den Vorteil, dass auch das Kopplervolumen und das verbleibende Ende des antriebsseitigen Kolbens des Kopplers mit Hochdruck beaufschlagt wird und dadurch zumindest teilweise ein Kraftausgleich für das Steuerventil erreicht wird.The fuel injection device according to the invention for internal combustion engines with the characterizing features of the only claim opposite the advantage that the coupler volume and the remaining end of the drive-side piston of the coupler is subjected to high pressure is and thereby at least partially a force balance for the control valve is achieved.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigtAn embodiment of the fuel injection device according to the invention is shown in the drawing and is described in the description below explained in more detail. It shows

die einzige Figur die wesentlichen Komponenten einer erfindungsgemäßer Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem Einspritzventil und einem Steuerventil sowie einem hydraulischen Koppler.the only figure the essential Components of a fuel injection device according to the invention with an injection valve and a control valve as well as a hydraulic one Coupler.

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

Die erfindungsgemäße Kraftstofteinspritzvorrichtung 1 wird von einem Druckspeicher (Common Rail) 3 mit Kraftstoff unter hohem Druck über eine Hochdruckleitung 5 versorgt, von der aus Kraftstoff über eine Einspritzleitung 6 zu einem Einspritzventil 9 gelangt. Eine Brennkraftmaschine hat normalerweise mehrere derartige Einspritzventile, und der Einfachheit halber ist lediglich eines dargestellt. Das Einspritzventil 9 weist eine Ventilnadel (Ventilkolben, Düsennadel) 11 auf, die mit einer konischen Ventildichtfläche 12 in ihrer Schließstellung Einspritzöffnungen 13, durch die Kraftstoff ins Innere eines Verbrennungsraums des Verbrennungsmotors eingespritzt werden soll, verschließt. Der Kraftstoff gelangt in den Bereich der Düsennadel über einen ringförmigen Düsenraum 14, von dem aus er über eine als Druckschulter ausgebildete Steuerfläche 15 einen Druck in Öffnungsrichtung der Düsennadel auszuüben gestattet. Wenn der genannte Druck eine Kraft in Öffnungsrichtung auf die Ventilnadel ausübt, die diesem Öffnen entgegen wirkende Kräfte überwindet, so öffnet sich das Ventil.The fuel injection device according to the invention 1 is from a pressure accumulator (Common Rail) 3 with fuel under high pressure via a high pressure line 5 supplied from which fuel via an injection line 6 to an injection valve 9 arrives. An internal combustion engine normally has several such injection valves, and only one is shown for the sake of simplicity. The injector 9 has a valve needle (valve piston, nozzle needle) 11 on that with a conical valve sealing surface 12 in their closed position injection openings 13 , through which fuel is to be injected into a combustion chamber of the internal combustion engine. The fuel reaches the area of the nozzle needle via an annular nozzle chamber 14 , from which it has a control surface designed as a pressure shoulder 15 allowed to exert pressure in the opening direction of the nozzle needle. When the pressure mentioned exerts a force in the opening direction on the valve needle which overcomes forces opposing this opening, the valve opens.

Zum Steuern des Öffnens und Schließens der Einspritzöffnungen dient ein Aktor 31. Dieser erzeugt in Abhängigkeit von einer Ansteuerung an einem mechanischen Ausgang eine Auslenkung und eine Kraft zum Betätigen weiterer Elemente. Im Beispiel handelt es sich um einen elektrisch betätigten Aktor. Im Beispiel ist es ein Aktor, der ein piezoelektrisches Element aufweist, nämlich ein Piezoaktor. Der Aktor nimmt in Abhängigkeit von einer elektrischen Ansteuerung in Vertikalrichtung der Zeichnung und somit in seiner Längsrichtung eine gelängte Konfiguration oder eine verkürzte Konfiguration ein. Im Beispiel ist ein Aktor mit einer derartigen Konstruktion vorgesehen, der bei Bestromung (Anschluss an eine Gleichstromversorgung) eine gelängte Konfiguration einnimmt, ohne Bestromung eine verkürzte Konfiguration einnimmt. Der Aktor bildet eine kapazitive Last und nimmt bei Dauerbestromung keine Verlustleistung auf. Es kann vorteilhaft oder erforderlich sein, den Piezoaktor durch eine Spannvorrichtung, z. B. Feder, so vorzuspannen, dass im Aktor enthaltene piezoelektrische Elemente stets auf Druck beansprucht sind. Dies ist den Fachleuten bekannt. und deshalb wird hierauf im Folgenden nicht hingewiesen. Während das obere Ende des Piezoaktors in einer in der Zeichnung nicht sichtbaren Weise in der Einspritzvorrichtung verankert ist, dient das untere Ende des Piezoaktors dazu, dessen Kraft und Bewegung letztendlich zum Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung zu verwenden. Hierzu ist für seine Ankopplung ein hydraulischer Koppler 35 vorgesehen, der einen mit dem Piezoaktor gekoppelten Kolben 36 und einen weiteren Kolben 37 aufweist. Im vorliegenden Anwendungsfall ist im allgemeinen durch den Koppler eine Vergrößerung des Wegs des weiteren Kolbens 37 im Vergleich zum Weg des Kolbens 36 (durch passende Wahl der hydraulisch wirksamen Kolbenflächen) nötig. Die Konstruktion und Wirkungsweise des hydraulischen Kopplers wird weiter unten beschrieben.An actuator is used to control the opening and closing of the injection openings 31 , Depending on a control at a mechanical output, this generates a deflection and a force for actuating further elements. In the example it is an electrically operated actuator. In the example, it is an actuator that has a piezoelectric element, namely a piezo actuator. Depending on an electrical control in the vertical direction of the drawing and thus in its longitudinal direction, the actuator assumes an elongated configuration or a shortened configuration. In the example, an actuator with such a construction is provided, which takes on an elongated configuration when energized (connection to a DC power supply), and assumes a shortened configuration without energization. The actuator forms a capacitive load and does not absorb any power loss when continuously energized. It may be advantageous or necessary to use a tensioning device, e.g. B. spring, so that the piezoelectric elements contained in the actuator are always subjected to pressure. This is known to the experts. and therefore this is not referred to below. While the upper end of the piezo actuator is anchored in the injector in a manner not visible in the drawing, the lower end of the piezo actuator is used to ultimately use its force and movement to open and close the injection opening. For this there is a hydraulic coupler for its coupling 35 provided that a piston coupled to the piezo actuator 36 and another piston 37 having. In the present application is generally by Coupler an increase in the path of the further piston 37 compared to the path of the piston 36 (due to a suitable choice of the hydraulically effective piston surfaces) necessary. The construction and operation of the hydraulic coupler is described below.

Wenn der mit dem Piezoaktor nicht unmittelbar verbundene Kolben 37 des hydraulischen Kopplers ein Steuerventil 41 (oder Auslassventil) öffnet, sinkt der Druck in einer mit Kraftstoff gefüllten Steuerkammer 43, in die der obere Endabschnitt der Düsennadel eingreift. Die Steuerkammer 43 wird mit Kraftstoff unter Druck über eine Zulaufdrossel 47 gefüllt, und bei geöffnetem Steuerventil 41 fließt Kraftstoff über eine Ablaufdrossel 49 aus der Steuerkammer 43 aus. Das Ausfließen von Kraftstoff wird durch Kräfte unterstützt, die die Düsennadel 11 in ihre offene Stellung zu bewegen bestrebt sind. Ein bewegliches Ventilstück 51 liegt bei geschlossenem Steuerventil 41 an einem Ventilsitz 53 dichtend an und ist mit dem weiteren Kolben 37 mechanisch gekoppelt. Die bei geöffnetem Ventilstück 51 aus der Steuerkammer ausströmende Steuermenge wird durch einen Leckagekanal 55 abgeführt. Bei geschlossenem Ventilstück 51 wird dieses von der Steuerkammer her mit Raildruck (= Druck in der Leitung 5) beaufschlagt, wobei der Druck auf die Fläche mit dem Durchmesser d3 wirkt.If the piston not directly connected to the piezo actuator 37 of the hydraulic coupler a control valve 41 (or exhaust valve) opens, the pressure in a fuel chamber filled with fuel drops 43 in which the upper end portion of the nozzle needle engages. The tax chamber 43 is pressurized with fuel via an inlet throttle 47 filled, and with the control valve open 41 fuel flows through an outlet throttle 49 from the tax chamber 43 out. The outflow of fuel is supported by forces acting on the nozzle needle 11 strive to move to their open position. A movable valve piece 51 is with the control valve closed 41 on a valve seat 53 sealing and is with the other piston 37 mechanically coupled. The one with the valve piece open 51 The control quantity flowing out of the control chamber is through a leakage channel 55 dissipated. With the valve piece closed 51 is this from the control chamber with rail pressure (= pressure in the line 5 ) acted upon, the pressure acting on the surface with the diameter d3.

Die Kolben 36 und 37 sind im Beispiel im wesentlichen linear hintereinander angeordnet, im Beispiel genau hintereinander. Ein seitlicher Versatz oder ein von 0 Grad verschiedener Winkel zwischen den Längsachsen der Kolben würde funktionell nichts ändern. Die Art, in der sie miteinander gekoppelt sind, wird unten erläutert. Im Kolben 36 ist ein Pfeil eingezeichnet, der die Bewegung dieses Kolbens anzeigt, wenn der Aktor eine Bewegung in der Zeichnung nach unten ausführt. Im Kolben 37 ist ein Pfeil eingezeichnet, der die Bewegung dieses Kolbens anzeigt, wenn der Kolben 36 die durch seinen Pfeil bezeichnete Bewegung ausführt. Durch Vergleich des Pfeil des Kolbens 37 mit der Richtung, in der das bewegliche Ventilelement des vom hydraulischen Wandler 35 zu betätigenden Ventils zum Öffnen bzw. zum Schließen bewegt werden muss, ist aus der Zeichnung unmittelbar ersichtlich, ob die in der Zeichnung eingezeichnete Richtung der genannten Pfeile einem Öffnungsvorgang oder einem Schließvorgang des genannten Ventils entspricht.The pistons 36 and 37 are arranged essentially linearly one behind the other in the example, exactly one behind the other in the example. A lateral offset or an angle other than 0 degrees between the longitudinal axes of the pistons would not change anything functionally. The way in which they are coupled is explained below. In the piston 36 An arrow is drawn in, which indicates the movement of this piston when the actuator moves downwards in the drawing. In the piston 37 an arrow is drawn which indicates the movement of this piston when the piston 36 executes the movement indicated by his arrow. By comparing the arrow of the piston 37 with the direction in which the movable valve element is from the hydraulic converter 35 to be actuated to open or close the valve, it can be seen directly from the drawing whether the direction of the arrows shown in the drawing corresponds to an opening process or a closing process of the valve mentioned.

Das bewegliche Ventilstück 51 ist im wesentlichen kugelförmig ausgebildet. Insbesondere liegt es mit einem im wesentlichen die Form einer Kugelkalotte aufweisenden Flächenbereich im geschlossenen Zustand an dem Ventilsitz 53 an. Im Beispiel muss das bewegliche Ventilteil 51 zum Schließen unter Aufwendungen einer Kraft gegen seinen Ventilsitz gedrückt werden, damit es das Ausströmen des unter Druck stehenden Kraftstoffs aus der Steuerkammer 43 verhindert. Es befindet sich somit dann im Sperrzustand, wenn das bewegliche Ventilteil nach "innen", nämlich in Richtung von einem Bereich niedrigeren Drucks zu einem Bereich höheren Drucks in seine Sperrstellung bewegt worden ist, und daher wird das Steuerventil im vorliegenden Fall als I-Ventil bezeichnet. Mit anderen Worten, stimmt die Richtung der Öffnungsbewegung des beweglichen Ventilteils mit der Richtung von aus der Steuerkammer ausströmendem Kraftstoff überein. Demgegenüber wird ein Ventil, dessen bewegliches Ventilteil in seiner Sperrstellung nach "außen" bewegt worden ist, nämlich in Richtung vom hohen Druck in der Steuerkammer zu einem Bereich niedrigeren Drucks Leckagedruck, als A-Ventil bezeichnet.The movable valve piece 51 is essentially spherical. In particular, it lies on the valve seat with a surface region that essentially has the shape of a spherical cap in the closed state 53 on. In the example, the movable valve part 51 to be pressed against its valve seat to exert a force so that it allows the pressurized fuel to flow out of the control chamber 43 prevented. It is thus in the blocking state when the movable valve part has been moved into its blocking position, namely in the direction from a region of lower pressure to a region of higher pressure, and therefore the control valve is referred to in the present case as an I-valve , In other words, the direction of the opening movement of the movable valve part coincides with the direction of fuel flowing out of the control chamber. In contrast, a valve whose movable valve part has been moved "outwards" in its blocking position, namely in the direction from the high pressure in the control chamber to a region of lower pressure leakage pressure, is referred to as the A valve.

Das genannte Kugelventil kann eine freie Kugel ohne starre Verbindung mit einem anderen Teil aufweisen. Eine Kugel ist wegen der strömungsgünstigen Form für Kavitation wenig anfällig. Es mag stattdessen eine geeignete andere Konstruktion für das I-Ventil verwendet sein, z. B. ein Kegelventil mit einem kegelförmigen Flächenbereich, der mit dem Ventilsitz zusammen wirkt. Dabei kann das Ventilteil mit dem zugeordneten Kolben starr gekoppelt sein, so dass ein besonders schnelles Öffnen des Steuerventils möglich ist.The ball valve mentioned can have a free ball without a rigid connection to another part. A ball is because of the streamlined Shape for Cavitation less susceptible. Instead, there may be a suitable other design for the I-valve be used, e.g. B. a plug valve with a conical surface area, that works together with the valve seat. The valve part can be associated with the associated piston rigidly, so that a particular quick opening of the control valve possible is.

Der Aktor 31 ist mit dem Kolben 36 durch eine Stange 61 mit einem Durchmesser d5 verbunden. Der Kolben 37 ist mit dem von ihm zu betätigenden beweglichen Ventilteil 51 durch eine Stange 63 mit einem Durchmesser d1 verbunden. Der Kolben 36 hat einen Durchmesser d4, der Kolben 37 hat einen Durchmesser d2. Der lichte Durchmesser des Ventilsitzes 53 dort, wo das bewegliche Ventilteil an ihm anliegt, ist d3.The actuator 31 is with the piston 36 through a pole 61 connected with a diameter d5. The piston 37 is with the movable valve part to be operated by him 51 through a pole 63 connected with a diameter d1. The piston 36 has a diameter d4, the piston 37 has a diameter d2. The inside diameter of the valve seat 53 where the movable valve part lies against it is d3.

Zwischen den zylindrischen Außenflächen der Kolben und einem diese aufnehmenden Gehäuse (in der vereinfachten Darstellung der Figur nicht gezeigt) bestehen Führungsspalte 65 für den Kolben 36 und 67 für den Kolben 37. Die Führungsspalte dienen zum Füllen des Kopplervolumens bzw. eines oder mehrerer Wandlerräume mit Kraftstoff.There are guide gaps between the cylindrical outer surfaces of the pistons and a housing accommodating them (not shown in the simplified illustration of the figure) 65 for the piston 36 and 67 for the piston 37 , The guide gaps serve to fill the coupler volume or one or more converter spaces with fuel.

Maßgeblich für die Funktion sind die den oben genannten Durchmessern (für kreisförmige Querschnitte) entsprechenden Flächen f1 bis f5. Kreisförmige Querschnitte sind zwar für die Herstellung zweckmäßig, die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt.The above are decisive for the function mentioned diameters (for circular cross sections) corresponding areas f1 to f5. circular Cross sections are for the production expedient, the However, the invention is not limited to this.

Die dem Aktor 31 zugewandten Endbereiche der Kolben 36 und 37 greifen in mit der Hochdruckleitung 5 verbundene Füllräume 80 bzw. 81 ein. Mit ihrem jeweils anderen Endbereich greifen die Kolben 36 und 37 in einen ersten Übersetzerraum 82 bzw. einen zweiten Übersetzerraum 83 ein, die über einen Kanal 84 verbunden sind. Die Übersetzerräume und der Kanal 84 bilden das Kopplervolumen, das über die Führungsspalte 65 und 67 mit Raildruck befüllt wird. Der Füllraum 80 des mit dem Aktor 31 verbundenen Kolbens 36 wird von der Stange 61 durchdrungen. Der Übersetzerraum 83 des Kolbens 37 wird von der Stange 63 durchdrungen. Die Kolben 36 und 37 bewegen sich gegensinnig und wegen der gewünschten Weg-Übersetzung vom Aktor zum Steuerventil mit unterschiedlicher Geschwindigkeit.The actuator 31 facing end areas of the pistons 36 and 37 engage with the high pressure line 5 connected filling rooms 80 respectively. 81 on. The pistons engage with their respective other end areas 36 and 37 in a first translation room 82 or a second translation room 83 one over a channel 84 are connected. The translator rooms and the channel 84 form the coupler volume that over the guide column 65 and 67 is filled with rail pressure. The filling room 80 the one with the actuator 31 connected piston 36 is off the shelf 61 penetrated. The translator room 83 of the piston 37 is off the shelf 63 penetrated. The pistons 36 and 37 move in opposite directions and because of ge wanted path translation from the actuator to the control valve at different speeds.

Der Aktor 31 (Piezosteller) ist im geschlossenen Zustand des Einspritzventils 9 stromlos und verkürzt. Zum Öffnen des Steuerventils 41 wird der elektrische Strom zum Aktor 31 eingeschaltet und der Aktor wird länger. Dadurch wird der Kolben 36 (erster Übersetzerkolben) in der Figur nach unten gedrückt. In dem Übersetzerraum 82 ist im Ruhezustand CR-Druck (= Druck des Druckspeichers bzw. Common Rail) als Systemdruck. Im Übersetzerraum 82 steigt durch das Bewegen des Kolbens 36 der Druck an. Dieser Druck bewegt den Kolben 37 (zweiter Übersetzerkolben) und die Stange 63 nach oben und gestattet dadurch wegen des Drucks in der Steuerkammer 43 die gleich gerichtete Öffnungsbewegung des Ventilteils 51 des Steuerventils 41, das ein I-Ventil ist. Zum besonders schnellen Anheben des Ventilteils 51 ist dieses bei anderen Ausführungsformen der Erfindung fest mit der Stange 63 und somit mit dem Kolben 37 verbunden. Das Ventilteil 51 wird durch den Druck in dem Übersetzerraum 83 mit einer zu (d22 – d12) proportionalen Kraft aktiv angehoben. Der Übersetzerraum ist mit CR-Druck befüllt, dadurch ist der Sitzdurchmesser d3 des Ventilteils 51 sehr groß wählbar, da der Kolben 37 diese Fläche mit seiner im Füllraum 81 befindlichen Rückseite ausgleicht. Somit schafft die Erfindung einen vorteilhaften I-Ventil-Servo-Injektor mir CR-Druckunterstützung für sehr schnelles Öffnen und Schließen des Einspritzventils.The actuator 31 (Piezo actuator) is in the closed state of the injection valve 9 de-energized and shortened. To open the control valve 41 the electrical current becomes the actuator 31 switched on and the actuator becomes longer. This will make the piston 36 (first booster piston) pushed down in the figure. In the translation room 82 is CR pressure (= pressure of the pressure accumulator or common rail) as system pressure in the idle state. In the translator room 82 rises by moving the piston 36 the pressure on. This pressure moves the piston 37 (second booster piston) and the rod 63 upwards and thereby allows because of the pressure in the control chamber 43 the same direction opening movement of the valve part 51 of the control valve 41 which is an I valve. For particularly quick lifting of the valve part 51 this is fixed to the rod in other embodiments of the invention 63 and thus with the piston 37 connected. The valve part 51 is due to the pressure in the translator room 83 actively raised with a force proportional to (d2 2 - d1 2 ). The translator room is filled with CR pressure, which makes the seat diameter d3 of the valve part 51 very large selectable because of the piston 37 this area with its in the filling room 81 balances out the back. The invention thus creates an advantageous I-valve servo injector with CR pressure support for very quick opening and closing of the injection valve.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, dass an der Rückseite (im Gegensatz zu der Seite am Übersetzerraum) des mit dem Steuerventil direkt verbundenen Kolbens 37 Raildruck anliegt, der die Betätigung des Steuerventils unterstützt und dem auf das Ventilteil 51 im Sperrzustand von der Steuerkammer 43 her wirkenden Druck entgegen wirkt.An important feature of the invention is that on the rear (as opposed to the side on the translation chamber) of the piston directly connected to the control valve 37 Rail pressure is present, which supports the actuation of the control valve and that on the valve part 51 locked by the control chamber 43 counteracting pressure.

Wegen des Raildrucks in der Füllkammer 81 ist d3 weitgehend kraftausgeglichen. Es steht daher im Vergleich zum Stand der Technik ein größerer Überschuss an Kraft, die vom Aktor geliefert wird, zur Beschleunigung der Masse des beweglichen Ventilteils zur Verfügung. Die Erfindung schafft somit eine Variante mit teilausgeglichenem (= bezüglich der Kraft teilweise ausgeglichenem) Steuerventil, wobei das Ventil ein I-Ventil ist. Die vom Aktor zum Schließen des Ventils zu liefernde Kraft ist daher gegenüber dem Bekannten kleiner. Stattdessen ist bei einer Ausführungsform ein Ventil 51 mit einem gegenüber dem Bekannten größeren Durchmesser d3 des Ventilsitzes vorgesehen, der ein schnelleres Öffnen und Schließen des Einspritzventils ermöglicht, weil die Strömungszunahme und Abnahme in diesem größer ist als bei dem bekannten kleineren Ventil mit kleinerem Durchmesser d3.Because of the rail pressure in the filling chamber 81 d3 is largely balanced. There is therefore a larger excess of force, which is supplied by the actuator, compared to the prior art, for accelerating the mass of the movable valve part. The invention thus creates a variant with a partially balanced (= partially balanced in terms of force) control valve, the valve being an I-valve. The force to be supplied by the actuator to close the valve is therefore smaller compared to the known one. Instead, in one embodiment, there is a valve 51 provided with a larger diameter d3 of the valve seat than the known one, which enables faster opening and closing of the injection valve because the increase and decrease in flow therein is greater than in the known smaller valve with a smaller diameter d3.

Die Erfindung erfasst auch Ausführungsformen, bei denen der unter hohem Druck stehende Kraftstoff nicht von einem Hochdruckspeicher zugeführt wird, sondern von einer dem Einspritzventil zugeordneten Pumpe (z.B. Pumpe-Düse-Einheit, Unit Injector), die dann auch den Füllraum speist.The invention also covers embodiments where the high pressure fuel is not from one High pressure accumulator supplied but by a pump assigned to the injection valve (e.g. Unit injector), which then also the filling space fed.

Claims (1)

Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) mit einem Einspritzventil (9), einer dem Einspritzventil (9) bei Betrieb Kraftstoff unter hohem Druck-zuführenden Leitung (5), einem den Druck in einer mit der genannten Leitung (5) verbundenen Steuerkammer (43) des Einspritzventils (9) steuernden Steuerventil (41), dessen bewegliches Ventilteil (51) von einem Aktor (31) über einen hydraulischen Koppler (35) betätigbar ist, der zwei mit einem Kopplervolumen des Kopplers (35) zusammenwirkende, linear hintereinander angeordnete Kolben (36, 37) aufweist, wobei eine Querschnittsfläche f3 des beweglichen Ventilteils (51) bei geschlossenem Steuerventil (41) von der Steuerkammer (43) her mit hohem Druck beaufschlagt wird, mit Mitteln zum Füllen des Kopplervolumens über Führungsspalte (65, 67) der Kolben (36, 37) mit unter Druck stehendem Kraftstoff, dadurch gekennzeichnet, dass an den dem Aktor (31) zugewandten Enden der Kolben (36, 37) je ein Füllraum (80 bzw. 81) angeordnet und mit der genannten Leitung (5) verbunden ist, dass einer (36) der Kolben mit einer Querschnittsfläche f4 an seinem dem Aktor (31) zugewandten Ende mit dem Aktor (31) über eine Stange (61) mit einer gegenüber f4 kleineren Querschnittsfläche f5 mechanisch gekoppelt ist, dass der andere Kolben (37), der eine Querschnittsfläche f2 aufweist, an seinem dem Aktor (31) abgewandten Ende über eine Stange (63) mit einer gegenüber f2 kleineren Querschnittsfläche f1 das Steuerventil (41) betätigt, dass die beiden dem Aktor (31) abgewandten Enden der Kolben (36, 37) in zugeordnete Übersetzerräume (82 bzw. 83) eingreifen, die über einen Kanal (84) verbunden sind, dass die Richtung der Öffnungsbewegung des beweglichen Ventilteils (51) mit der Richtung von aus der Steuerkammer (43) ausströmendem Kraftstoff übereinstimmt, so dass das Steuerventil (41) wegen des auf den anderen Kolben (37) in dem Füllraum (81) wirkenden Drucks mindestens teilweise kraftausgeglichen ist.Fuel injector ( 1 ) with an injection valve ( 9 ), one of the injection valve ( 9 ) when operating fuel under high pressure supply line ( 5 ), the pressure in one with the named line ( 5 ) connected control chamber ( 43 ) of the injection valve ( 9 ) control valve ( 41 ), whose movable valve part ( 51 ) from an actuator ( 31 ) via a hydraulic coupler ( 35 ) is operable, the two with a coupler volume of the coupler ( 35 ) interacting pistons arranged in linear succession ( 36 . 37 ), a cross-sectional area f3 of the movable valve part ( 51 ) with closed control valve ( 41 ) from the control chamber ( 43 ) is acted upon with high pressure, with means for filling the coupler volume via guide gaps ( 65 . 67 ) The piston ( 36 . 37 ) with fuel under pressure, characterized in that the actuator ( 31 ) facing ends of the pistons ( 36 . 37 ) one filling chamber each ( 80 respectively. 81 ) arranged and with the mentioned line ( 5 ) is connected that one ( 36 ) the piston with a cross-sectional area f4 on its actuator ( 31 ) facing end with the actuator ( 31 ) over a pole ( 61 ) is mechanically coupled to a cross-sectional area f5 that is smaller than f4 so that the other piston ( 37 ), which has a cross-sectional area f2, on its the actuator ( 31 ) opposite end via a rod ( 63 ) with a smaller cross-sectional area f1 than f2 the control valve ( 41 ) actuates the two to the actuator ( 31 ) opposite ends of the pistons ( 36 . 37 ) in assigned translation rooms ( 82 respectively. 83 ) intervene through a channel ( 84 ) that the direction of the opening movement of the movable valve part ( 51 ) with the direction from the control chamber ( 43 ) flowing fuel matches, so that the control valve ( 41 ) because of the on the other piston ( 37 ) in the filling room ( 81 ) acting pressure is at least partially balanced.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4579283A (en) * 1983-06-16 1986-04-01 Nippon Soken, Inc. Pressure responsive fuel injector actuated by pump
DE10118053A1 (en) * 2001-04-11 2002-10-24 Bosch Gmbh Robert Valve for controlling liquids e.g. for vehicle fuel injection system, has hydraulic chamber that transfers control piston movement to actuating piston, which is in hydraulic force equilibrium with valve element closed

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4579283A (en) * 1983-06-16 1986-04-01 Nippon Soken, Inc. Pressure responsive fuel injector actuated by pump
DE10118053A1 (en) * 2001-04-11 2002-10-24 Bosch Gmbh Robert Valve for controlling liquids e.g. for vehicle fuel injection system, has hydraulic chamber that transfers control piston movement to actuating piston, which is in hydraulic force equilibrium with valve element closed

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