DE19732070C2 - Direct-injection fuel injector with solenoid valve control for a multi-cylinder internal combustion engine - Google Patents

Direct-injection fuel injector with solenoid valve control for a multi-cylinder internal combustion engine

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Description

Die Erfindung betrifft ein direkteinspritzendes Kraftstoffein­ spritzventil mit Magnetventilsteuerung für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine, mit einem Steuerkolben und einem mit diesem zusammenwirkenden Ventilkörper in einem Ventilgehäuse, mit ei­ ner zum Ventilkörper führenden Hochdruckleitung, die bei geöff­ netem Ventilkörper mit einer Zuführleitung verbindbar ist, wel­ che in eine eine Düsennadel umgebende Druckkammer mündet, und mit einer im Steuerkolben und Ventilkörper verlaufenden Durch­ gangsbohrung, über die ein von dem Steuerkolben begrenzter Steuerraum mit der Hochdruckleitung unter Zwischenschaltung ei­ ner Zulaufdrossel ständig verbunden ist, wobei der druckbeauf­ schlagte Steuerraum durch das die Einspritzung beeinflussende Magnetventil entlastbar ist, ferner mit einer eine Drosselstel­ le aufweisenden Rücklaufleitung.The invention relates to direct injection fuel Spray valve with solenoid valve control for a multi-cylinder Internal combustion engine, with a control piston and with this interacting valve body in a valve housing, with egg ner to the valve body leading high pressure line, which is open netem valve body is connected to a supply line, wel che opens into a pressure chamber surrounding a nozzle needle, and with a passage running in the control piston and valve body gear bore through which a delimited by the control piston Control room with the high pressure line with the interposition of egg ner inlet throttle is constantly connected, the pressurized struck the control room by influencing the injection Solenoid valve can be relieved, also with a throttle return line.

Ein derartiges magnetventilgesteuertes Kraftstoffeinspritzven­ til ist aus der DE 196 12 738 A1 bekannt, bei dem der Steuer­ kolben mit integriertem Ventilkörper in zwei Gehäuseteilen ge­ führt ist und mit der Rückseite der Düsennadel in direkter Ver­ bindung steht. Der Ventilkörper ist von einem Ringraum umgeben, in den einerseits die Zuführleitung und andererseits eine ge­ drosselte Rücklaufleitung mündet. Such a solenoid valve-controlled fuel injection valve Til is known from DE 196 12 738 A1, in which the tax piston with integrated valve body in two housing parts leads and with the back of the nozzle needle in direct Ver bond stands. The valve body is surrounded by an annulus, in the one hand the feed line and on the other hand a ge throttled return line opens.  

Bei Systemen dieser Art wird durch den gedrosselten Rücklauf die zur Einspritzdüse führende Hochdruckleitung dauerentlastet, nämlich durch die ständige Verbindung von der Zuführleitung über den Ringraum zur Rücklaufleitung. Durch die Anordnung des Ventilkörpers, der teilweise in den auf der Rückseite der Dü­ sennadel liegenden Federraum hineinragt bzw. diesen begrenzt, kann Leckkraftstoff von der Hochdruckleitung in den Federraum übertreten.In systems of this type, the throttled return permanently relieves the high pressure line leading to the injection nozzle, namely through the constant connection from the supply line via the annulus to the return line. By arranging the Valve body, which is partially in the rear of the Dü the spring chamber protrudes or delimits it, can leak fuel from the high pressure line into the spring chamber violate.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an dem gattungsgemä­ ßen Kraftstoffeinspritzventil eine besondere Anordnung und Aus­ bildung von Steuerkolben und Ventilkörper vorzusehen, die im Zusammenwirken mit der Entlastungsverbindung den Gesamtwir­ kungsgrad des Einspritzsystems wesentlich verbessern.The invention has for its object on the generic ß fuel injector a special arrangement and off provide formation of control piston and valve body, which in the Interact with the relief connection the whole of us Improve efficiency of the injection system significantly.

Zur Lösung der Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Patentan­ spruchs 1 angegebenen Merkmale.To solve the problem serve the in the characterizing part of the patent pronounced 1 specified characteristics.

In den Unteransprüchen sind noch vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.Advantageous further developments are in the subclaims specified the invention.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird eine Dauerentlastung während der Einspritzung vermieden, nämlich durch die steuerba­ re Verbindung zwischen der zur Einspritzdüse führenden Zuführ­ leitung und der mit dem Niederdrucksystem verbundenen Rücklauf­ leitung, d. h. eine Entlastung findet lediglich zwischen den Einspritzungen, jedoch nicht während der Einspritzung statt. Somit verringert sich die Rückführmenge in erheblichem Maße.The measures according to the invention provide permanent relief avoided during the injection, namely by the controllable re connection between the feed leading to the injection nozzle line and the return connected to the low pressure system management, d. H. discharge only takes place between the Injections, but not during the injection. The return quantity is thus reduced considerably.

Darüber hinaus ist durch die Trennung von Ventilkörper und Dü­ sennadel ein Leckageübertritt aus dem Bereich des Steuerkolbens in den Federraum beseitigt.In addition, by separating the valve body and nozzle Sennadel leakage from the area of the control piston eliminated in the spring chamber.

Ein weiterer Vorteil besteht in der zweiteiligen Bauausführung von Steuerkolben und Ventilkörper, durch die sich eine wesent­ lich bessere Elementpassung ergibt. Der Bauaufwand läßt sich vereinfachen. Trotz der Zweiteiligkeit besteht nicht die Ge­ fahr, daß Steuerkolben und Ventilkörper durch den hohen Druck auseinandergetrieben werden, vielmehr werden sie aufgrund ihrer unterschiedlichen Durchmesser aneinandergepreßt und zudem der Ventilkörper durch seinen kleineren Durchmesser auf seinen Ven­ tilsitz gedrückt. Der hierbei zwischen Steuerkolben und Ventil­ körper liegende Zwischenraum ist druckentlastet.Another advantage is the two-part construction of control piston and valve body, through which an essential Lich better element fit results. The construction effort can be  simplify. Despite the two-part system, there is no Ge Drive that control piston and valve body due to the high pressure are driven apart, rather they are due to their different diameters pressed together and also the Valve body due to its smaller diameter on its ven tilsitz pressed. The one between the control piston and the valve Body-lying space is relieved of pressure.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen läßt sich auf einfache Weise der Gesamtwirkungsgrad des Einspritzsystems erhöhen.The measures according to the invention can be carried out in a simple manner Way to increase the overall efficiency of the injection system.

Aus der DE 196 21 583 A1 ist ein Speichereinspritzsystem mit einer steuerbaren Entlastungsverbindung bekannt. Bei diesem Speichereinspritzsystem soll jedoch vermieden werden, daß das Magnetventil hohen Belastungen ausgesetzt wird. Das Magnetven­ til ist Teil einer Betätigungseinrichtung, die einen vom Hoch­ druckkraftstoffzuführsystem strömungsmäßig getrennten Betäti­ gungskreislauf mit einem externen Fluid aufweist.From DE 196 21 583 A1 there is a memory injection system a controllable relief connection known. With this Accumulator injection system should be avoided, however, that the Solenoid valve is exposed to high loads. The Magnetven til is part of an actuator that takes you from high pressurized fuel supply system with separate flow actuators supply circuit with an external fluid.

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach der DE 43 41 546 A1 ist auch mit einer steuerbaren Entlastungsverbindung in einem Kraftstoffeinspritzventil versehen, die allerdings von der zur Düsennadel führenden Zuführleitung in den düsennadelrückseitig liegenden Federraum mündet. Auch hier liegt keine räumliche Trennung zwischen Ventilkörper und Federraum vor. Bei dieser Ausführung sind hohe Magnetventilkräfte erforderlich, die das Ventilglied während der Einspritzung abdichtsicher auf den Flachventilsitz pressen müssen.The fuel injection device according to DE 43 41 546 A1 also with a controllable relief connection in one Fuel injector provided, but from the to Nozzle needle leading supply line in the back of the nozzle needle lying spring chamber opens. There is no spatial here either Separation between valve body and spring chamber before. At this High solenoid valve forces are required to achieve this Valve member sealed to the valve during injection Must press flat valve seat.

Aus der US 5 526 791 ist ein direkteinspritzendes Kraftstoff- Einspritzventil bekannt, bei der Steuerkolben und Ventilkörper eine zweiteilige Bauausführung bilden. Steuerkolben und Ventil­ körper sind hier durch eine Zwischenwand des Ventilgehäuses räumlich voneinander getrennt.From US 5 526 791 a direct injection fuel Injector known in the control piston and valve body form a two-part construction. Control piston and valve body are here through an intermediate wall of the valve housing spatially separated from each other.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im fol­ genden anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigenThe invention is shown in the drawing and is in fol ing explained in more detail using two exemplary embodiments. Show it

Fig. 1 das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil im Längsschnitt, Fig. 1 fuel injection valve in longitudinal section according to the invention,

Fig. 2 den oberen Bereich des Kraftstoffeinspritzventiles in stark vergrößerter Darstellung im Schnitt und Fig. 2 shows the upper area of the fuel injection valve in a greatly enlarged view in section and

Fig. 3 eine andere Ausgestaltung des Kraftstoffeinspritz­ ventiles, und zwar ebenfalls den oberen Bereich in ver­ größerter Darstellung. Fig. 3 shows another embodiment of the fuel injection valve, and also the upper area in a larger view.

Ein magnetventilgesteuertes direkteinspritzendes Kraftstoffein­ spritzventil 1 gemäß Fig. 1, das vorzugsweise für nach dem Com­ mon Rail-Prinzip arbeitende Speichereinspritzsysteme von mehr­ zylindrigen Brennkraftmaschinen zum Einsatz kommt, setzt sich aus einem mehrteiligen Ventilgehäuse 2, einem in einer stufig ausgebildeten zylindrischen Ausnehmung 3 des Ventilgehäuses 2 längsverschiebbar geführten Steuerkolben 4 und einem mit diesem zusammenwirkenden Ventilkörper 5 sowie einer von Ventilkörper 5 und Steuerkolben 4 räumlich getrennten federbelasteten Düsenna­ del 6 zusammen.A solenoid-valve-controlled direct-injection end Kraftstoffein injection valve 1 according to Fig. 1, preferably after the Com mon rail principle working memory injection of more cylinder internal combustion engine is used, is composed of a multi-part valve housing 2, one in a stage formed cylindrical recess 3 of the valve housing 2 longitudinally displaceably guided control piston 4 and a valve body 5 interacting therewith as well as one of valve body 5 and control piston 4 spatially separated spring-loaded nozzle del 6 together.

Der Ventilkörper 5 ist als Ventilkolben ausgebildet und liegt koaxial zum durchmessermäßig größeren Steuerkolben 4, der eine Durchgangsbohrung 7 aufweist, an die sich eine im Ventilkörper angeordnete Durchgangsbohrung 8 anschließt. Steuerkolben 4 und Ventilkolben 5 sind beide im einteiligen Gehäuseteil des Ven­ tilgehäuses 2 untergebracht.The valve body 5 is designed as a valve piston and is coaxial with the larger-diameter control piston 4 , which has a through hole 7 , to which a through hole 8 arranged in the valve body connects. Control piston 4 and valve piston 5 are both housed in the one-piece housing part of the Ven tilgehäuses 2 .

Der Steuerkolben 4 begrenzt auf seiner Rückseite einen Steuer­ raum 9, in den eine Zulaufdrossel 10 der Durchgangsbohrung 7 einmündet. Durch die Anordnung der Zulaufdrossel 10 wird sich bei Entlastung des Steuerraumes 9 am hochdruckseitigen Ende des Ventilkolbens ein höherer Druck als im Steuerraum 9 einstellen, der ein Abheben des Ventilkörpers 5 von seinem Ventilsitz 12 bewirkt.The control piston 4 delimits a control chamber 9 on its rear side, into which an inlet throttle 10 of the through bore 7 opens. The arrangement of the inlet throttle 10 will result in a higher pressure than in the control chamber 9 when the control chamber 9 is relieved at the high-pressure end of the valve piston, which causes the valve body 5 to be lifted off its valve seat 12 .

Der Steuerraum 9 steht über die beiden koaxial zueinander lie­ genden Durchgangsbohrungen 7, 8 mit einer in dem Ventilgehäuse 2 radial verlaufenden Hochdruckleitung 11 in Verbindung. Der Ven­ tilkolben ist mit einer dem kegelförmigen Ventilsitz 12 im Ven­ tilgehäuse 2 angepaßten kegelförmigen Sitzfläche 13 versehen.The control chamber 9 is connected via the two coaxial through holes 7 , 8 to a radial high pressure line 11 in the valve housing 2 . The Ven tilkolben is provided with a conical valve seat 12 in the Ven tilgehäuse 2 adapted conical seat 13 .

An diese Kegelform schließt sich ein am Ventilkolben ausgebil­ deter zylindrischer Zapfen 14 an und begrenzt einen Ringraum 15, von dem eine Zuführleitung 16 wegführt, welche in einen die federbelastete Düsennadel 6 umgebenden Druckraum 17 mündet.This conical shape is followed by a cylindrical pin 14 configured on the valve piston and delimits an annular space 15 from which a feed line 16 leads , which opens into a pressure chamber 17 surrounding the spring-loaded nozzle needle 6 .

Nach Fig. 2 weist die Zuführleitung 16 eine Abzweigung 18 mit einer Systementlastungsdrossel 19 auf, die mit einer im oberen Bereich des Ventilkolbens 5 eingearbeiteten Umfangsnut 20 im Sinne einer Auf- oder Absteuerung zusammenwirkt. Die Umfangsnut 20 ist über einen ringförmigen Zwischenraum 21 mit einer Rück­ laufleitung 22 verbunden.According to FIG. 2, the feed line 16 to a junction 18 with a relief throttle system 19, which cooperates with an incorporated of the valve piston 5 in the upper region circumferential groove 20 in the sense of an up or down control. The circumferential groove 20 is connected via an annular space 21 to a return line 22 .

Der Zwischenraum 21 ist zu gleichen Teilen durch einen Absatz 23 im Steuerkolben 5 und einen Absatz 24 im Ventilkolben 4 ge­ bildet und gegenüber der Umfangsnut 20 wesentlich größer ausge­ führt.The intermediate space 21 is formed in equal parts by a shoulder 23 in the control piston 5 and a shoulder 24 in the valve piston 4 and leads out to the circumferential groove 20 much larger.

In der dargestellten Lage ist durch den auf dem Ventilsitz 12 aufliegenden Ventilkolben 5 eine offene Entlastungsverbindung von der Zuführleitung 16 über die Systementlastungsdrossel 19, die Umfangsnut 20 und den Zwischenraum 21 zur niederdruckseiti­ gen Rücklaufleitung 22 hergestellt.In the position shown, an open relief connection from the supply line 16 via the system relief throttle 19 , the circumferential groove 20 and the intermediate space 21 to the low pressure side return line 22 is produced by the valve piston 5 resting on the valve seat 12 .

Sobald der mit einer Entlastungsleitung 25 verbindbare Steuer­ raum 9 durch Aktivierung des Magnetventiles 26 (Fig. 1) entla­ stet wird, hebt der Ventilkolben 5 aufgrund des am Zapfen 14 des Ventilkolbens 5 herrschenden höheren Drucks von seinem Ven­ tilsitz 12 ab und die Systementlastungsdrossel 19 wird von der unteren Steuerkante 20a der Umfangsnut 20 überfahren, wodurch die Entlastung während der Einspritzung unterbrochen wird. As soon as the control chamber 9, which can be connected to a relief line 25, is activated by activating the solenoid valve 26 ( FIG. 1), the valve piston 5 lifts off due to the higher pressure prevailing on the pin 14 of the valve piston 5 from its valve seat 12 and the system relief throttle 19 becomes run over by the lower control edge 20 a of the circumferential groove 20 , whereby the discharge is interrupted during the injection.

Der ringförmige Zwischenraum 21 und die Rücklaufleitung 22 sind - im Gegensatz zur Systementlastungsdrossel 19 und Umfangsnut 20 - ständig miteinander verbunden, unabhängig von der jeweili­ gen Stellung des Ventilkolbens 5.The annular space 21 and the return line 22 are - in contrast to the system relief throttle 19 and circumferential groove 20 - constantly connected to each other, regardless of the respective position of the valve piston 5th

Nach Fig. 3 befindet sich die Systementlastungsdrossel 19 nicht im Ventilgehäuse 2, sondern im Ventilkolben 5 und steht mit ei­ ner in den ringförmigen Zwischenraum 21 führenden und im Ven­ tilkolben 5 verlaufenden Längsbohrung 27 in Verbindung.According to FIG. 3, the system relief throttle 19 is not located in the valve housing 2, but in the valve piston 5 and communicates with egg ner in the annular space 21 and in the leading tilkolben Ven 5 extending longitudinal bore 27 in connection.

Die Systementlastungsdrossel 19 hat mit geringem Abstand zum Zapfen 14 einen radialen Verlauf und ist lediglich bei Schließ­ lage des Ventilkolbens 5 mit dem Ringraum 15 verbindbar. Der Mündungsquerschnitt 19a der Systementlastungsdrossel 19 liegt im oberen Bereich des Ringraumes 15, derart, daß bereits nach kleinem Öffnungshub des Ventilkolbens 5 die Entlastungsverbin­ dung aufgehoben wird.The system load throttle 19 has a radial distance from the pin 14 and can only be connected to the annular space 15 when the valve piston 5 is in the closed position. The mouth cross section 19 a of the system relief throttle 19 is in the upper region of the annular space 15 , such that the relief connection is canceled after a small opening stroke of the valve piston 5 .

Claims (6)

1. Direkteinspritzendes Kraftstoffeinspritzventil mit Magnet­ ventilsteuerung für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine, mit einem Steuerkolben und einem mit diesem zusammenwirkenden Ven­ tilkörper in einem Ventilgehäuse, mit einer zum Ventilkörper führenden Hochdruckleitung, die bei geöffnetem Ventilkörper mit einer Zuführleitung verbindbar ist, welche in eine eine Düsen­ nadel umgebende Druckkammer mündet, und mit einer im Steuerkol­ ben und Ventilkörper verlaufenden Durchgangsbohrung, über die ein von dem Steuerkolben begrenzter Steuerraum mit der Hoch­ druckleitung unter Zwischenschaltung einer Zulaufdrossel stän­ dig verbunden ist, wobei der druckbeaufschlagte Steuerraum durch das die Einspritzung beeinflussende Magnetventil zur Ein­ spritzung entlastbar ist, ferner mit einer eine Drosselstelle aufweisenden Entlastungsverbindung zwischen der Druckammer und einer Entlastungsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (5) und der durchmessermäßig kleinere Ven­ tilkörper (4) mit ihren koaxial zueinander liegenden Durchgangs­ bohrungen (7, 8) als getrennte Bauteile ausgebildet sind, deren abdichtend aneinandergepreßte Stirnflächen zur Bildung eines ringförmigen Zwischenraumes (21) jeweils abgesetzt ausgebildet sind und gemeinsam mit dem Ventilgehäuse (2) den ringförmigen Zwischenraum (21) begrenzen, über den die von der Zuführleitung (16) zur Entlastungsleitung (25) führende und während der Ein­ spritzung durch den Ventilkörper (4) unterbrechbare Entlastungs­ verbindung verläuft. 1. Directly injecting fuel injection valve with solenoid valve control for a multi-cylinder internal combustion engine, with a control piston and a valve body interacting therewith in a valve housing, with a high-pressure line leading to the valve body, which can be connected to a supply line when the valve body is open, which in a needle surrounding a nozzle Pressure chamber opens, and with a through bore in the control piston and valve body, through which a control chamber delimited by the control piston is permanently connected to the high pressure line with the interposition of an inlet throttle, the pressurized control chamber being relieved for injection by the solenoid valve influencing the injection , further with a relief connection having a throttle point between the pressure chamber and a relief line, characterized in that the control piston ( 5 ) and the smaller diameter Ven tilkörper ( 4 ) with their coaxial through holes ( 7 , 8 ) are formed as separate components, the sealingly pressed end faces to form an annular space ( 21 ) are each offset and together with the valve housing ( 2 ) the annular space ( 21 ) limit over which the from the supply line ( 16 ) to the discharge line ( 25 ) leading and during the injection through the valve body ( 4 ) interruptable relief connection runs. 2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (5) und der Ventilkörper (4) koaxial zu­ einander liegen und daß die im Steuerkolben (5) angeordnete Durchgangsbohrung (7) an ihrem steuerraumseitigen Ende eine Zu­ laufdrossel (10) aufweist.2. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the control piston ( 5 ) and the valve body ( 4 ) are coaxial to each other and that the through-bore ( 7 ) arranged in the control piston ( 5 ) has a throttle at its control chamber end ( 10 ) . 3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (21) unabhängig von der Stellung des Steu­ erkolbens (5) und Ventilkörpers (4) mit der Rücklaufleitung (22) in Verbindung steht.3. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the intermediate space ( 21 ) is independent of the position of the control piston ( 5 ) and valve body ( 4 ) with the return line ( 22 ). 4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drosselstelle(19) in dem Ventilgehäuse (2) in einer Abzweigung (18) der Zuführleitung (16) angeordnet ist und le­ diglich in der Einspritzpause über eine an dem Steuerkolben (5) vorgesehene Umfangsnut (20) mit der Entlastungsleitung (25) in Verbindung steht.4. Fuel injection valve according to claim 1 or 2 or 3, characterized in that a throttle point ( 19 ) in the valve housing ( 2 ) in a branch ( 18 ) of the supply line ( 16 ) is arranged and le diglich in the injection pause via one on the control piston ( 5 ) provided circumferential groove ( 20 ) communicates with the relief line ( 25 ). 5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (19) in dem Ventilkörper (4) vorgesehen ist und lediglich in der Einspritzpause mit einem im Ventil­ sitzbereich den Ventilkörper (4) umgebenden Ringraum (15) so verbindbar ist, daß eine Entlastungsverbindung von der in den Ringraum (15) einmündenden Zuführleitung (16) über die Drossel­ stelle (19) und eine in dem Ventilkörper (4) verlaufende Längs­ bohrung (27) bis zur Entlastungsleitung (25) vorliegt. 5. Fuel injection valve according to claim 1 or 2 or 3, characterized in that the throttle point ( 19 ) in the valve body ( 4 ) is provided and only in the injection break with a valve seat area surrounding the valve body ( 4 ) surrounding annular space ( 15 ) so connectable is that a relief connection from the supply line ( 16 ) opening into the annular space ( 15 ) via the throttle point ( 19 ) and a longitudinal bore ( 27 ) extending in the valve body ( 4 ) to the relief line ( 25 ). 6. Kraftstoffeinspritzventil nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die flach ausgebildete Umfangsnut (20) oder die in dem Ven­ tilkörper (4) verlaufende Längsbohrung (27) in den ringförmigen Zwischenraum (21) führt.6. Fuel injection valve according to claims 4 or 5, characterized in that the flat peripheral groove ( 20 ) or in the Ven tilkörper ( 4 ) extending longitudinal bore ( 27 ) leads into the annular space ( 21 ).
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