DE19634105A1

DE19634105A1 - Injection valve for internal combustion engines

Info

Publication number: DE19634105A1
Application number: DE1996134105
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr Ing Augustin
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1996-08-23
Filing date: 1996-08-23
Publication date: 1998-01-15
Also published as: FR2750172A1; GB2316447A; GB2316447B; IT1294249B1; GB9717464D0; ITRM970511A1

Abstract

The injection valve has a nozzle housing 1 with an inlet passage 2 connected to a high pressure common rail; a branch passage 2a is connected to a control space 4. The pressure in the control space 4 acts on a control piston 3 which exerts force on the rear end of the nozzle needle shank 10. The control space is also connectible to a pressure relief line 8 by the opening of a pressure relief valve 7 actuated by electromagnet 9. The control piston 3 has a bore 16 enclosing a closing spring 17. If there is pressure in the inlet 2,2a, the control piston and the nozzle needle shank 10 contact each other directly so that the closing spring 17 is bypassed; the closing spring 17 comes into action only when the system is at rest, the service life of the spring 17 is thus extended. In modifications (figs.2,3) the spring is guided by a pin (fig.2) or a sleeve (fig.3) which acts as a spacer between the control piston 3 and the nozzle needle shank 10.

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil für Ver brennungskraftmaschinen nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to an injection valve for Ver internal combustion engines according to that in the preamble of Claim 1 defined art.

Ein Einspritzventil dieser Art ist in der EP 0 615 064 A1 beschrieben. Es wird auch als "common rail injec tor" bezeichnet. Dabei ist das Ventil auch im Ruhezu stand, d. h. in dem Zustand, in welchem die Düsennadel geschlossen ist und keine Kraftstoffeinspritzung er folgt, mit Hochdruck beaufschlagt. Die Düsennadel wird dabei einerseits durch die Düsennadelfeder und ande rerseits durch die Druckbeaufschlagung eines Steuer raumes, der mit der Hochdruckzuleitung in Verbindung steht, in Schließstellung gehalten. Bei abgeschaltetem Motor, wenn kein Hochdruck mehr im System vorhanden ist, hält die Düsennadelfeder alleine die Düsennadel in Schließstellung, womit ein Eindringen von Kraft stoff in den Zylinderraum vermieden wird.An injection valve of this type is in EP 0 615 064 A1 described. It is also called "common rail injec gate ". The valve is also closed at rest stood, d. H. in the state in which the nozzle needle is closed and no fuel injection he follows, pressurized. The nozzle needle will on the one hand through the nozzle needle spring and others on the one hand, by pressurizing a tax space in connection with the high pressure supply line is held in the closed position. When switched off Motor when there is no more high pressure in the system the nozzle needle spring alone holds the nozzle needle in the closed position, which means penetration of force substance in the cylinder space is avoided.

Im Betrieb, d. h. wenn Kraftstoff eingespritzt werden soll, wird durch eine Aktivierung eines Elektromagne ten erreicht, daß der Steuerraum mit einer Druckentla stungsleitung verbunden wird. Aufgrund der vorgegebe nen Druck- und Durchmesserverhältnisse bewirkt der Hochdruck ein Öffnen der Düsennadel gegen die Schließ kraft der Düsennadelschließfeder.In operation, d. H. when fuel is injected is supposed to be done by activating an electro-magnet ten achieved that the control room with a Druckentla power line is connected. Due to the given pressure and diameter ratios High pressure an opening of the nozzle needle against the closing by virtue of the nozzle needle closing spring.

Die Düsennadelschließfeder stützt sich bei dem Ein spritzventil nach der EP 0 615 064 an ihrem einen Ende auf dem rückseitigen Ende der Düsennadel ab, während sie sich mit ihrem anderen Ende an einem feststehenden Teil des Gehäuses abstützt. Nachteilig bei diesem vor bekannten Einspritzventil ist, daß die Düsennadel schließfeder nicht nur im Ruhezustand der Einspritzdü se, sondern auch im Betrieb in Funktion ist, wobei sie ständig dynamisch beansprucht wird. Dies bedeutet, es besteht eine entsprechende Störungsanfälligkeit, wie z. B. Verschleiß, Lebensdauerreduzierung bis hin zu einem Federbruch. Nachteilig ist weiterhin auch, daß sich Eigenschwingungen der Feder im Betrieb einstellen können, die das Kraftstoffzufuhrverhalten entsprechend verändern.The nozzle needle closing spring is supported during the on Spray valve according to EP 0 615 064 at one end on the back end of the nozzle needle while they have a fixed end with their other end Part of the housing is supported. A disadvantage of this known injector is that the nozzle needle closing spring not only when the injection nozzle is at rest se, but is also functional in operation, being is constantly dynamically stressed. This means it there is a corresponding susceptibility to failure, such as e.g. B. wear, life time reduction up to a broken spring. Another disadvantage is that natural vibrations of the spring occur during operation that can match the fuel delivery behavior accordingly change.

Aus der DE 38 24 467 A1 ist ein Einspritzventil für Großmotoren beschrieben, wobei deren Schließfeder durch verschiedene Kolben mehr oder weniger vorge spannt werden kann. Hierzu sind zwei Kolben vorhanden. Das Ventil bezieht sich nicht auf ein "Common-rail- System". Durch eine jeder wird die Düsennadel in Schließstellung gehalten. Weiterhin sind mehrere Ein spritzlöcher vorgesehen, die unabhängig von einander ansteuerbar sind.DE 38 24 467 A1 describes an injection valve for Large motors described, their closing spring featured by different pistons more or less can be stretched. There are two pistons for this. The valve does not refer to a "common rail System ". The nozzle needle is inserted into each Closed position maintained. Furthermore, there are several ones spray holes provided independently of each other are controllable.

In der DE 38 11 885 C2 ist eine Einspritzvorrichtung mit einer Vor- und Haupteinspritzung und einem feder belasteten Kolben vorbekannt. Die Einspritzvorrichtung ist insgesamt von anderem Aufbau und bezieht sich nicht auf "Common-rail-System".DE 38 11 885 C2 is an injection device with a pre and main injection and a spring previously known piston. The injector is overall of a different structure and relates not on "common rail system".

In der DE 41 15 103 A1 ist eine Einspritzvorrichtung mit einer Hochdruckpumpe nach einem "Common-rail- System" beschrieben. Das Ventil weist keinen Schließ- bzw. Steuerkolben auf. Diese Aufgabe wird von einem Nadelschaft der Düsennadel übernommen.In DE 41 15 103 A1 there is an injection device with a high pressure pump after a "common rail System ". The valve has no closing or Spool on. This task is done by one Needle shaft of the nozzle needle taken over.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einspritzventil der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das einfacher im Aufbau, insbesondere weni ger störungsanfällig ist.The present invention is based on the object an injection valve of the type mentioned create that easier to set up, especially less eng is prone to failure.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this task is characterized by the drawing part of claim 1 mentioned features solved.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung der Düsennadelschließfeder ist diese im Betriebszu stand, d. h. wenn die Düsennadel geöffnet ist und Kraftstoff in den dazugehörigen Zylinderraum einge spritzt wird, wirkungslos und damit ohne dynamische Belastungen. Durch die Überbrückung der Düsennadel schließfeder wirkt der Steuerkolben direkt mechanisch auf die Düsennadel. Die erfindungsgemäße Düsennadel schließfeder wird praktisch nur dann benutzt bzw. kommt nur dann in Funktion, wenn sie benötigt wird, nämlich im Ruhezustand des Einspritzventiles, um ein Ausströmen von Kraftstoff in den Zylinderraum zu ver hindern. In allen anderen Fällen, d. h. wenn Druck im System vorhanden ist, ist sie bewegungslos.Due to the arrangement and design according to the invention the nozzle needle closing spring is in operation stood, d. H. when the nozzle needle is open and Fuel in the associated cylinder space is injected, ineffective and therefore without dynamic Charges. By bridging the nozzle needle The control piston acts mechanically directly with the closing spring on the nozzle needle. The nozzle needle according to the invention closing spring is practically only used or only comes into operation when it is needed namely, in the idle state of the injection valve to a Ver outflow of fuel into the cylinder space prevent. In all other cases, i. H. when pressure in System is in place, it is motionless.

Ein weitere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung be steht darin, daß bei dieser Ausgestaltung der Ein spritzdüse eine relativ kurze Baulänge erreicht wird, denn die Düsennadelschließfeder ist platzsparend zwi schen dem Steuerkolben und der Düsennadel angeordnet. Im Vergleich zu Lösungen nach dem Stand der Technik entfallen bei der erfindungsgemäßen Lösung auch Dicht flächen und es wird eine einfache Konstruktion der Einspritzdüse geschaffen, was zu einer entsprechenden Kosteneinsparung führt.Another advantage of the solution according to the invention is that in this embodiment the one spray nozzle has a relatively short overall length, because the nozzle needle closing spring saves space between arranged between the control piston and the nozzle needle. Compared to state-of-the-art solutions In the solution according to the invention there is also no sealing surfaces and it becomes a simple construction of the Injector created, resulting in a corresponding Cost savings leads.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen und aus den nachfolgend anhand der Zeichnung beschriebenen Ausfüh rungsbeispielen ersichtlich.Advantageous refinements and developments of Invention are from the dependent claims and from the Execution described below with reference to the drawing examples.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der errindungsgemä ßen Einspritzdüse im Längsschnitt; Fig. 1 is a schematic representation of the errindungsgemä SEN injection nozzle in longitudinal section;

Fig. 2 ausschnittsweise eine Einspritzdüse mit ei ner anderen Anordnung der Düsennadelschließ feder; und Fig. 2 excerpts of an injection nozzle with egg ner another arrangement of the nozzle needle closing spring; and

Fig. 3 ausschnittsweise eine Einspritzdüse mit ei ner dritten Anordnung der Düsennadelschließ feder. Fig. 3 sections of an injection nozzle with egg ner third arrangement of the nozzle needle closing spring.

Das nachfolgend beschriebene Einspritzventil ist grundsätzlich bezüglich Aufbau und Wirkungsweise von bekannter Bauart (siehe z. B. EP 0 615 064 A1), weshalb nur die für die Erfindung wesentlichen Teile näher beschrieben werden.The injector described below is basically regarding the structure and mode of operation of known type (see e.g. EP 0 615 064 A1), which is why only the parts essential to the invention to be discribed.

Das Einspritzventil weist ein Düsengehäuse 1 auf, mit einem Einlaßkanal 2, der mit einem "Common-rail- System" unter Hochdruck verbunden ist. In einer Boh rung des Düsengehäuses 1 ist ein Steuerkolben 3 mit einem Steuerraum 4, der sich hinter dem Steuerkolben 3 befindet, angeordnet. Über eine Zweigleitung 2a mit einer Drosselstelle 5 ist der Steuerraum 4 mit dem unter Hochdruck einströmenden Kraftstoff verbunden. Der Steuerraum 4 ist weiterhin über eine Ablaufdros selstelle 6, die über ein Magnetventil als 2-Wege ventil verschließbar ist, mit einer Druckentla stungsleitung 8 verbunden. Das Magnetventil 7 ist in bekannter Weise von einem Elektromagneten 9 aus betä tigbar. Der Steuerraum 4 kann auf diese Weise bei ei ner Betätigung des Magnetventiles durch den Elektroma gneten 9 und der daraus resultierenden Öffnung der Ablautdrossel 6 druckentlastet werden.The injection valve has a nozzle housing 1 , with an inlet channel 2 , which is connected to a "common rail system" under high pressure. In a drilling tion of the nozzle housing 1 , a control piston 3 with a control chamber 4 , which is located behind the control piston 3, is arranged. The control chamber 4 is connected to the fuel flowing in under high pressure via a branch line 2 a with a throttle point 5 . The control room 4 is further connected via a drain valve selstelle 6 , which can be closed by a solenoid valve as a 2-way valve, with a pressure relief line 8 . The solenoid valve 7 can be actuated in a known manner from an electromagnet 9 . The control chamber 4 can in this way be relieved of pressure when the solenoid valve is actuated by the electroma 9 and the resulting opening of the exhaust throttle 6 .

Der Steuerkolben 3 wirkt aufgrund des Druckes in dem Steuerraum 4 kräftemäßig auf die Rückseite eines Dü sennadelschaftes 10 einer Düsennadel 11. Die Düsenna del 11 gibt, sofern sie sich nicht in der Schließstel lung befindet, wobei die auf einem Ventilsitz 12 im Düsengehäuse 1 anliegt, Einspritzkanäle 13 zu einem nicht dargestellten Zylinderraum frei.The control piston 3 acts due to the pressure in the control chamber 4 force on the back of a Dü sennadelschaftes 10 a nozzle needle 11th The Düsenna del 11 , if it is not in the closed position, the one on a valve seat 12 in the nozzle housing 1 , injection channels 13 to a cylinder space, not shown.

Ein Ringraum 14, der sich auf der zu der Düsennadel 11 gerichteten Seite des Steuerkolbens 4 an diesen an schließt, ist zur Ableitung von Leckagekraftstoff über eine Leckageleitung 15 mit einem Kraftstoffrücklauf verbunden.An annular space 14 , which adjoins the control piston 4 on the side facing the nozzle needle 11 , is connected to a fuel return via a leakage line 15 in order to discharge leakage fuel.

Der Steuerkolben 3 ist mit einer zentralen Bohrung 16 versehen, die zur Düsennadel 11 hin offen ist. In der Bohrung 16 ist eine Düsennadelschließfeder 17 angeord net. Die Düsennadelschließfeder 17 besitzt eine derar tige Größe und Länge, daß sie im komprimierten Zustand bei einem Vorliegen von Hochdruck in dem Einlaßkanal 2 und der Abzweigleitung 2a vollständig in der Bohrung 16 aufgenommen wird.The control piston 3 is provided with a central bore 16 which is open towards the nozzle needle 11 . In the bore 16 , a nozzle needle closing spring 17 is net angeord. The nozzle needle 17 has a closing spring Derar term size and length, to be received in the compressed state in a presence of high pressure in the inlet duct 2 and the branch pipe 2 a completely into the bore sixteenth

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, liegt damit der Steuerkolben 3 mit seiner zu der Düsennadel 11 gerich teten Stirnseite direkt an einem rückseitigen Ende des Düsennadelschaftes 10 an.As can be seen from FIG. 1 so that is, the control piston 3 with its to the nozzle needle 11 court ended end face directly to a rear end of the nozzle needle shaft 10 at.

Das erfindungsgemäße Einspritzventil funktioniert nun auf folgende Weise:
Im Betrieb, d. h. bei ständig anliegendem Systemdruck ist die Düsennadelschließfeder 17 überbrückt. Der Steuerkolben 3 und der Düsennadelschaft 10 liegen di rekt aneinander an. Je nachdem, ob das Magnetventil 7 durch den Elektromagneten 9 die Ablaufdrossel 6 in Offen- oder Schließstellung hält, befindet sich die Düsennadel 11 in bekannter Weise in geöffnetem oder geschlossenem Zustand. Lediglich im Ruhezustand, wenn kein Hochdruck in dem Einlaßkanal 2 und damit auch in dem Abzweigkanal 2a herrscht, tritt die Düsennadel schließfeder 17 in Funktion. Aufgrund des fehlenden Gegendruckes auf einen Hochdruckraum 18, von dem aus die Einspritzöffnungen 13 abgehen, wirkt in diesem Fall die Federkraft auf das rückseitige Ende des Dü sennadelschaftes 10 und drückt damit die Düsennadel 11 auf den Ventilsitz 12.The injection valve according to the invention now works in the following way:
In operation, ie when the system pressure is constantly applied, the nozzle needle closing spring 17 is bridged. The control piston 3 and the nozzle needle shaft 10 are directly against each other. Depending on whether the solenoid valve 7 holds the discharge throttle 6 in the open or closed position by means of the electromagnet 9 , the nozzle needle 11 is in an open or closed state in a known manner. Only in the idle state when there is no high pressure in the inlet duct 2 and thus also in the branch duct 2 a, the nozzle needle closing spring 17 comes into operation. Due to the lack of back pressure on a high-pressure chamber 18 , from which the injection openings 13 depart, in this case the spring force acts on the rear end of the nozzle needle shaft 10 and thus presses the nozzle needle 11 onto the valve seat 12 .

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 ist die Düsennadel 11 grundsätzlich von gleichem Aufbau, wie die in der Fig. 1 beschriebene. Anstelle einer Bohrung 16 in dem Steuerkolben 3 ist hier zur Führung und auch für eine direkte mechanische Verbindung bzw. direkte Anlage des Steuerkolbens 3 an dem Düsennadelschaft 10 im Betrieb ein Stift 19 als Führungsglied angeordnet. Die Düsennadelschließfeder 17 ist um den Stift 19 ge legt und durch diesen geführt.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the nozzle needle 11 is basically of the same construction as that described in FIG. 1. Instead of a bore 16 in the control piston 3 , a pin 19 is arranged here as a guide member for guidance and also for a direct mechanical connection or direct contact of the control piston 3 with the nozzle needle shaft 10 during operation. The nozzle needle closing spring 17 is placed around the pin 19 and guided by this.

In der Fig. 3 ist eine äquivalente Lösung bezüglich der Führung der Düsennadelschließfeder 17 dargestellt. Anstelle eines Stiftes 19 als Führungsglied ist hier eine Hülse 20 vorgesehen. Die Hülse 20 ist als Ab standshalter, wie der Stift 19, zwischen dem Steuer kolben 3 und dem hinteren Ende des Düsennadelschaftes 10 angeordnet. Der Stift 19 gemäß Fig. 2 und die Hülse gemäß Fig. 3 sind entweder mit dem Steuerkolben 3 oder dem Düsennadelschaft 10 verbunden. Im Betrieb liegt die Hülse 20, ebenso wie der Stift 19, mit seiner Stirnseite jeweils an dem anderen Teil, d. h. entweder an dem Steuerkolben 3 oder dem Düsennadelschaft 10 - je nachdem, mit welchem er verbunden ist - an. Dies bedeutet, auch in den Fällen der Fig. 2 und 3, ist die Düsennadelschließfeder 17 in diesem Zustand überbrückt bzw. wirkungslos. Lediglich bei Fehlen von Hochdruck im System wirkt die Federkraft zwischen dem Steuerkol ben 3 und dem Düsennadelschaft 10, womit die Düsenna del 11 auf den Ventilsitz 12 gedrückt wird.In Fig. 3 is an equivalent solution is shown the guide of the nozzle needle closing spring 17 with respect to. Instead of a pin 19 as a guide member, a sleeve 20 is provided here. The sleeve 20 is arranged as a spacer, such as the pin 19 , between the control piston 3 and the rear end of the nozzle needle shaft 10 . The pin 19 according to FIG. 2 and the sleeve according to FIG. 3 are connected to either the control piston 3 or the nozzle needle shaft 10 . In operation, the sleeve 20 , like the pin 19 , rests with its end face on the other part, ie either on the control piston 3 or the nozzle needle shaft 10 , depending on which it is connected to. This means, even in the cases of FIGS. 2 and 3, the nozzle needle closing spring 17 is bridged or ineffective in this state. Only in the absence of high pressure in the system, the spring force acts between the control piston ben 3 and the nozzle needle shaft 10 , with which the nozzle del 11 is pressed onto the valve seat 12 .

Claims

1. Injector for internal combustion engines with a nozzle needle, with a solenoid-actuated valve, with a control room, which is connected to a supply line for fuel under pressure and which is connected to a pressure relief line when the valve is open, the fuel pressure in the control chamber via a control piston acts on the rear end of the nozzle needle together with a nozzle needle closing spring and the latter can thereby be pressed onto a valve seat of the injection valve, with the nozzle needle closing spring with its one end directly at the rear end of the nozzle needle or one with the Nozzle needle supports intermediate link, characterized in that the nozzle needle closing spring ( 17 ) is supported with its other end directly on the control piston ( 3 ) or on a link with the control piston ( 3 ) connecting the intermediate link, the nozzle needle closing spring r ( 17 ) has such a position and / or length that it is bridged in the open state of the nozzle needle ( 11 ).

2. Injection valve according to claim 1, characterized in that the nozzle needle closing spring ( 17 ) in a to the nozzle needle ( 11 ) open bore ( 16 ) is arranged in the control piston ( 3 ).

3. Injection valve according to claim 1, characterized in that between the control piston ( 3 ) and the nozzle needle ( 11 ) at least one guide member ( 19 , 20 ) is angeord net, which is designed as a guide for the nozzle needle closing spring ( 17 ), the Füh approximately member ( 19 , 20 ) either with the control piston ( 3 ) or with the nozzle needle ( 11 ) is connected.

4. Injector according to claim 3, characterized in that the guide member is formed as a central pin ( 19 ) on which the nozzle needle closing spring ( 17 ) is guided.

5. Injection valve according to claim 3, characterized in that the guide member is designed as a sleeve ( 20 ), in the interior of which the nozzle needle closing spring ( 17 ) is guided.