DE19755591A1 - Fuel injection device for IC engines - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine zur Vor- und Haupteinspritzung von Kraftstoff eingerichtete Kraft stoffeinspritzvorrichtung, insbesondere als Pumpedüse, nach dem Oberbegriff des An spruchs 1.The invention relates to a force set up for the pre and main injection of fuel substance injection device, in particular as a pump nozzle, according to the preamble of the An saying 1.
Bekanntlich werden an derartige, zur Kraftstoffeinspeisung von Brennkraftmaschinen die nende Einspritzvorrichtungen hohe Anforderungen hinsichtlich einer zeit- und mengen genauen Vor- und Haupteinspritzung von Kraftstoff gestellt. Bei einer aus der DE-OS 36 29 754 bekannten gattungsgemäßen Pumpedüse mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs ist eine der Voreinspritzung zugeordnete Druckkammer in den Außenum fang eines Hohlkolbens eingearbeitet und steht dauernd in Strömungsverbindung mit einem zur Düsennadel führenden Druckkanal, der in das Gehäuse der Pumpedüse eingearbeitet ist. Zur Beendigung der Voreinspritzung, d. h. dann, wenn der Hohlkolben beispielsweise durch eine von einem Nocken auf den Hochdruckkolben ausgeübte und über den Druck raum übertragene Kraft seinen vorgegebenen Voreinspritzhub zurückgelegt hat, gibt eine Abströmkante des Hohlkolbens eine Strömungsverbindung zwischen dem Druckraum und der Druckkammer frei, wodurch eine Druckentlastung der Druckkammer erfolgt, die einen die Rückkehr der Düsennadel in ihre Schließstellung verursachenden Druckzusammenbruch in der Druckleitung zur Folge hat. Zur erneuten Befüllung der der Voreinspritzung zu geordneten Druckkammer ist in den Hohlkolben ein federbelasteter Ventilkolben eingelas sen, der bei niedrigem Druck im Druckraum in eine Offenstellung bewegt wird und dann eine Strömungsverbindung zu der Druckkammer durch eine Durchbrechung der Wand des Hohlkolbens freigibt, wobei die Kraftstoffzufuhr dort vom Düsenfederraum her erfolgt. It is known that such, for the fuel injection of internal combustion engines Injecting devices make high demands in terms of time and quantities exact pre and main fuel injection. In one from DE-OS 36 29 754 known generic pump nozzle with the features of the preamble of The main claim is a pressure chamber assigned to the pre-injection into the outside integrated a hollow piston and is constantly in flow connection with one pressure channel leading to the nozzle needle, which is incorporated into the housing of the pump nozzle is. To complete the pre-injection, i.e. H. when the hollow piston, for example through one exerted by a cam on the high pressure piston and over the pressure force transmitted through its pre-injection stroke gives one Trailing edge of the hollow piston a flow connection between the pressure chamber and the pressure chamber free, whereby a pressure relief of the pressure chamber takes place the pressure collapse causing the nozzle needle to return to its closed position in the pressure line. To refill the pre-injection orderly pressure chamber, a spring-loaded valve piston is let into the hollow piston sen, which is moved to an open position at low pressure in the pressure chamber and then a Flow connection to the pressure chamber through an opening in the wall of the Releases the hollow piston, where the fuel is supplied from the nozzle spring chamber.
Diese bekannte Pumpedüse besitzt vor allem den Nachteil, daß die Voreinspritzung über relativ lange Abströmwege zwischen der Druckkammer und dem Druckraum beendet wird, wodurch die erneute Schließbewegung der Düsennadel einer Vielzahl von veränderlichen Einflüssen, wie der Temperatur, dynamischen Einflüssen und der Drehzahl der Brennkraft maschine, unterliegt. Zudem sind hier zwei Druckfedern erforderlich.This known pump nozzle has the disadvantage that the pre-injection over relatively long discharge paths between the pressure chamber and the pressure chamber are ended, causing the re-closing movement of the nozzle needle a variety of variable Influences such as temperature, dynamic influences and the speed of the internal combustion engine machine, is subject. In addition, two compression springs are required here.
Eine weiter bekannte Einspritzvorrichtung als Pumpedüse nach der EP 0 656 472 A1 weist einen Tauchkolben auf, der in einen eine Druckkammer umschließenden Hohlkolben hineinragt, wobei der Tauchkolben beidseitig mit zylindrischen Ansätzen versehen ist und sich eine koaxial zu dem oberen Ansatz angeordnete Feder einerseits am Tauchkolben und andererseits an einer Innenfläche des Hohlkolbens abstützt und wobei die Druckfläche durch einen Radius der Druckkammer und den oberen Ansatz bestimmt ist. Die Feder hält den unteren Ansatz in Anlage mit einem Federteller, welcher seinerseits von einer stärker als die Feder dimensionierten zugleich eine Schließfeder der Düsennadel bildenden zweiten Feder in Richtung Druckraum beaufschlagt in Längsrichtung verschiebbar in das Gehäuse eingesetzt ist. Zur Einleitung des Voreinspritzhubs weist der Federteller an einer unteren Stirnfläche eines Gehäuseteils anliegend einen geringen Abstand zum Hohlkolben auf, welcher zur Voreinspritzung durch die Längsbewegung des Hohlkolbens überwunden wird, wobei unter Relativverschiebung des Tauchkolbens im Hohlkolben die Voreinsprit zungskraftstoffmenge verdrängt wird. Zur Beendigung des Einspritzpausenhubs kommt ein als Schulter ausgebildeter Anschlag des Federtellers an einem gehäuseseitigen Gegenan schlag zur Anlage.A further known injection device as a pump nozzle according to EP 0 656 472 A1 has a plunger, which in a hollow chamber enclosing a pressure chamber protrudes, the plunger being provided on both sides with cylindrical lugs and there is a spring arranged coaxially to the upper attachment on the one hand on the plunger and on the other hand is supported on an inner surface of the hollow piston and the pressure surface is supported by a radius of the pressure chamber and the upper approach is determined. The spring holds it lower approach in contact with a spring plate, which in turn from a stronger than that The spring also dimensioned a closing spring of the second needle forming the nozzle needle in the direction of the pressure chamber can be moved in the longitudinal direction into the housing is inserted. To initiate the pre-injection stroke, the spring plate has a lower one End face of a housing part adjacent to a small distance from the hollow piston, which is overcome for pre-injection by the longitudinal movement of the hollow piston, the pre-injection with relative displacement of the plunger in the hollow piston amount of fuel is displaced. At the end of the injection pause stroke comes a shoulder-shaped stop on the spring plate on a counterpart on the housing side hit the facility.
Mit einer solchen Anordnung wird das Ende der Voreinspritzung nicht durch einen über lange Wege erfolgenden, Zeit benötigenden Absteuervorgang ausgelöst, so daß hier eine genauere Einhaltung der Einspritzparameter möglich ist. Auch hier liegt jedoch ein relativ aufwendiger Aufbau mit zwei Federn vor. Zudem können Leckverluste mit der Gefahr eines "Nachtropfens" der Düse auftreten.With such an arrangement, the end of the pre-injection is not over Long-distance, time-consuming control process triggered, so that here more precise compliance with the injection parameters is possible. However, there is also a relative here complex structure with two springs in front. In addition, leakage losses with the risk of "Dripping" of the nozzle occur.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Einspritzvorrichtung so weiterzubilden, daß bei einem einfachen Aufbau die genaue Einhaltung der Einspritzpara meter (Einspritzzeit und -menge) weiter verbessert wird und insbesondere damit Leckver luste vermindert werden.The invention is based, so a generic injector the task to further develop that with a simple structure, the exact observance of the injection para meter (injection time and quantity) is further improved, and in particular leakage loss can be reduced.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the characterizing features of claim 1.
Gemäß Anspruch 1 besteht der Steuerkolben aus einem Druckraumkolbenteil und einem dagegen im Durchmesser kleineren Steuerschieberteil und ist zwischen einem gehäuse festen ersten Steuerkolbenanschlag und einem zweiten gehäusefesten Steuerkolben gegenanschlag verschiebbar.According to claim 1, the control piston consists of a pressure chamber piston part and on the other hand, the valve spool is smaller in diameter and is between a housing fixed first spool stop and a second spool fixed to the housing sliding counterstop.
Die Düsennadel besteht aus einem Düsennadelhohlteil und einem Düsennadelventilkörper, wobei das Steuerschieberteil verschiebbar im Düsennadelhohlteil aufgenommen ist und der Düsennadelkörper einem gehäusefesten Ventilsitz mit wenigstens einer Ausströmöffnung zugeordnet ist. Zwischen dem Steuerkolben und der Düsennadel ist die Druckfeder ange bracht. Ohne Druck oder bei wenig Druck im Hochdruckraum entsprechend einer Grundstel lung, beispielsweise in der Grundkreisphase eines Betätigungsnockens für den Hochdruck kolben, liegen der Steuerkolben am ersten Steuerkolbenanschlag und die Düsennadel in ihrer Schließposition am Ventilsitz an.The nozzle needle consists of a hollow nozzle needle part and a nozzle needle valve body, wherein the control slide part is slidably received in the nozzle needle hollow part and the Nozzle needle body a valve seat fixed to the housing with at least one outflow opening assigned. The compression spring is attached between the control piston and the nozzle needle brings. Without pressure or with little pressure in the high-pressure room according to a basic principle development, for example in the base circle phase of an actuating cam for high pressure piston, the control piston is at the first control piston stop and the nozzle needle is in their closed position on the valve seat.
Im Düsennadelhohlteil ist in Verbindung mit dem verschiebbaren Steuerschieberteil eine Druckkammer gebildet, die über wenigstens eine Druckkammerbohrung eine Verbindung zu einem am Düsennadelventilkörper bis zum Ventilsitz reichenden Düsennadeldruckraum hat.In the nozzle needle hollow part there is one in connection with the displaceable control slide part Pressure chamber formed, the connection to at least one pressure chamber bore has a nozzle needle pressure space on the nozzle needle valve body that extends to the valve seat.
Zwischen dem Hochdruckraum und dem Bereich des Düsennadelhohlteils verläuft ein Überströmkanal für den Kraftstoff. In der Grundstellung des Steuerkolbens und der Düsen nadel überdecken sich eine erste Düsennadelsteuerbohrung im Düsennadelhohlteil und eine erste gehäusefeste Überstromkanalsteuerbohrung zum Überströmkanal, so daß eine Verbindung zur Druckkammer hergestellt ist. Diese Düsennadelsteuerbohrung liegt dabei im Verstellbereich des Steuerschieberteils und ist von diesem absperrbar. Bei einer ersten Druckerhöhung im Hochdruckraum durch eine Verstellung des Hochdruckkolbens bei ge schlossenem Magnetventil werden die Druckkammer und der Düsennadeldruckraum sowie ggfs. angeschlossene Volumen über den Überströmkanal, die erste Überströmkanalsteuer bohrung und die erste Düsennadelsteuerbohrung mit Kraftstoff gefüllt, wobei in der Druck kammer ein Voreinspritzvolumen bestimmt ist.A runs between the high pressure chamber and the area of the nozzle needle hollow part Overflow channel for the fuel. In the basic position of the control piston and the nozzles needle overlap a first nozzle needle control bore in the nozzle needle hollow part and one first housing-fixed overflow channel control bore to the overflow channel, so that a Connection to the pressure chamber is established. This nozzle needle control bore lies in the Adjustment range of the control spool part and can be blocked by this. At a first Pressure increase in the high pressure chamber by adjusting the high pressure piston at ge closed solenoid valve, the pressure chamber and the nozzle needle pressure chamber as well If necessary, connected volume via the overflow channel, the first overflow channel control bore and the first nozzle needle control bore filled with fuel, being in the pressure chamber a pre-injection volume is determined.
Bei einer weiteren Druckerhöhung im Hochdruckraum durch eine weitere Verstellung des Hochdruckkolbens wird der Steuerkolben bei weiterer Komprimierung der Druckfeder in Richtung der Düsennadel verstellt. Dadurch wird die erste Düsennadelsteuerbohrung vom Steuerschieberteil überfahren und abgesperrt, wodurch der Druck in der mit Kraftstoff ge füllten Druckkammer und dem verbundenen Düsennadeldruckraum erhöht wird. Die in der Druckkammer und im Düsennadeldruckraum auf die Düsennadel in deren Schließrichtung zum Ventilsitz hin wirkenden Druckflächen sind kleiner ausgebildet als die in Öffnungsrich tung der Düsennadel entgegenwirkenden Druckflächen. Zudem ist die Druckfeder so dimensioniert, daß die Düsennadel bei einer Druckerhöhung in der Druckkammer und dem Düsennadeldruckraum gegenüber dem Steuerkolben verschiebbar ist. Dementsprechend wird bei einem weiteren Eintauchen des Steuerschieberteils in die Druckkammer die Düsennadel mit ihrem Düsennadelventilkörper vom Ventilsitz abgehoben, wodurch die Aus strömöffnung freigegeben wird und das Voreinspritzvolumen ausgestoßen wird. Dabei baut sich der Druck in der Druckkammer und im Düsennadeldruckraum ab, so lange, bis durch die Wirkung der Druckfeder die Düsennadel wieder in ihre Geschlossenstellung in Gegen richtung verschoben ist und die Ausströmöffnung unter Beendigung der Voreinspritzung wieder geschlossen ist.In the event of a further pressure increase in the high-pressure room by a further adjustment of the The high pressure piston becomes the control piston when the compression spring is further compressed Adjusted direction of the nozzle needle. This will clear the first nozzle needle control hole from Control spool part run over and shut off, causing the pressure in the fuel filled pressure chamber and the connected nozzle needle pressure chamber is increased. The in the Pressure chamber and in the nozzle needle pressure chamber onto the nozzle needle in its closing direction Pressure areas acting towards the valve seat are smaller than those in the opening direction tion of the nozzle needle counteracting pressure surfaces. The compression spring is also like this dimensioned that the nozzle needle with a pressure increase in the pressure chamber and the Nozzle needle pressure chamber is displaceable relative to the control piston. Accordingly is a further immersion of the spool part in the pressure chamber Nozzle needle with its nozzle needle valve body lifted off the valve seat, causing the off flow opening is released and the pre-injection volume is ejected. It builds the pressure in the pressure chamber and in the nozzle needle pressure chamber decreases until the action of the compression spring pushes the nozzle needle back into its closed position direction is shifted and the outflow opening at the end of the pre-injection is closed again.
In der Grundstellung des Steuerkolbens und der Düsennadel ist versetzt gegenüber der ersten Düsennadelsteuerbohrung und durch das Steuerschieberteil abgedeckt und abge sperrt wenigstens eine zweite Düsennadelsteuerbohrung im Düsennadelhohlteil angebracht. Diese überdeckt eine zugeordnete, zweite Überströmkanalsteuerbohrung. Zudem ist am Steuerschieberteil wenigstens eine dazu versetzt zugeordnete Steuerschieberausnehmung angebracht, die bei einer Verstellung des Steuerkolbens in den Bereich der zweiten Düsennadelsteuerbohrung und der zweiten Überströmkanalsteuerbohrung verstellbar ist. Dabei wird dann über wenigstens eine dritte Düsennadelsteuerbohrung und einen gehäuse festen Verbindungskanal eine Verbindung zwischen dem Überströmkanal bzw. dem Hoch druckraum und dem Düsennadeldruckraum hergestellt. Dies entspricht der Stellung des Steuerkolbens (nach der durchgeführten Voreinspritzung), wenn dieser bei weiter zuneh mender Druckerhöhung im Hochdruckraum über seinen maximalen Hubweg gegen den zweiten Steuerkolbengegenanschlag zur Durchführung der Haupteinspritzung bewegt wird. Durch die dann unmittelbare Verbindung des Hochdruckraums mit dem Düsennadeldruck raum wird Kraftstoff aus dem Hochdruckraum unter Druckerhöhung in den Düsennadel druckraum gefördert, wobei wiederum aufgrund der vorstehend erläuterten Dimensionierung der Druckflächen und der Druckfeder die Düsennadel in ihre Offenstellung gegen einen gehäusefesten Düsennadelanschlag verschoben wird. Die zweite und dritte Düsen nadelsteuerbohrung sind dabei so groß dimensioniert und die Düsennadelbewegung ist so begrenzt, daß die direkte Verbindung zwischen dem Druckraum und dem Düsennadel druckraum hier auch bei der Düsennadel in ihrer Offenstellung aufrechterhalten wird. Dabei wird das durch den Hochdruckkolbenhubweg im Hochdruckraum und/oder die Schließzeit des Magnetventils bestimmte Haupteinspritzvolumen durch die Ausströmöffnung ausgesto ßen.In the basic position of the control piston and the nozzle needle is offset from the first nozzle needle control bore and covered by the control slide part and abge blocks at least a second nozzle needle control bore in the nozzle needle hollow part. This covers an assigned, second overflow channel control bore. In addition, on Control spool part at least one offset associated spool recess attached, when the control piston is moved into the area of the second Nozzle needle control bore and the second overflow control bore is adjustable. It is then over at least a third nozzle needle control bore and a housing fixed connection channel a connection between the overflow channel or the high pressure chamber and the nozzle needle pressure chamber. This corresponds to the position of the Control piston (after the pre-injection performed), if this continues to increase pressure increase in the high-pressure chamber over its maximum stroke against the second control piston counter-stop is moved to perform the main injection. Through the direct connection of the high-pressure chamber with the nozzle needle pressure space becomes fuel from the high pressure space while increasing the pressure in the nozzle needle pressure room promoted, again due to the dimensioning explained above the pressure surfaces and the compression spring the nozzle needle in its open position against one nozzle needle stop fixed to the housing is moved. The second and third nozzles Needle control holes are dimensioned so large and the nozzle needle movement is so limits that the direct connection between the pressure chamber and the nozzle needle pressure chamber is also maintained in its open position with the nozzle needle. Here this is due to the high-pressure piston stroke in the high-pressure chamber and / or the closing time of the solenoid valve certain main injection volume expelled through the outflow opening eat.
Nach einer Öffnung des Magnetventils und/oder einer Zurückbewegung des Hochdruckkol bens, beispielsweise in die Grundkreisphase eines Nockens, wird die gesamte Kanal- und Kammeranordnung druckentlastet, so daß der Steuerkolben und die Düsennadel in ihre Ausgangslage und Grundstellung aufgrund der Federwirkung der Druckfeder zurückge drängt werden.After opening the solenoid valve and / or moving the high pressure piston back bens, for example in the base circle phase of a cam, the entire channel and Chamber arrangement relieved of pressure, so that the control piston and the nozzle needle in their Starting position and basic position due to the spring action of the compression spring be urged.
Der erfindungsgemäße Aufbau ist mit nur einer einzigen Druckfeder relativ einfach. Für die Verstellungen und die Einspritzvorgänge sind nur kleine Volumina bei extrem kurzen Wegen erforderlich, so daß Verdichtungen im Kraftstoff vermieden werden und eine sichere Schaltung mit geringen Leckverlusten, insbesondere ohne ein Nachtropfen, erreicht wird.The structure according to the invention is relatively simple with only a single compression spring. For the Adjustments and the injection processes are only small volumes with extremely short distances required so that compression in the fuel is avoided and safe Circuit with low leakage losses, especially without dripping, is achieved.
Eine konstruktiv günstige Anordnung ergibt sich bei einer insgesamt zylindrischen Ausbil dung, bei der der Steuerkolben einen Steuerkolbenbund aufweist als Anschlagteil zwischen den beiden Steuerkolbenanschlägen. Die Druckfeder umgibt dabei den Steuerkolben und stützt sich einerseits am Steuerkolbenbund und andererseits an einem Zwischenring ab, der wiederum an einer Stirnseite des Düsennadelhohlteils anliegt. Zweckmäßig wird die Druckkammer im Sacklochteil des Düsennadelhohlteils ausgebildet und durch die Steuer schieberstirnseite begrenzt, wobei die Steuerschieberstirnseite und der Sacklochboden die gleiche Fläche aufweisen.A structurally favorable arrangement results from an overall cylindrical design dung, in which the control piston has a control piston collar as a stop part between the two spool stops. The compression spring surrounds the control piston and is supported on the one hand on the control piston collar and on the other hand on an intermediate ring which in turn abuts an end face of the nozzle needle hollow part. The is expedient Pressure chamber formed in the blind hole part of the nozzle needle hollow part and by the tax the front face of the spool is limited, with the spool face and the blind hole bottom have the same area.
Für günstige Strömungsverhältnisse wird vorgeschlagen, daß der Düsennadeldruckraum in einem Ringspalt den Düsennadelventilkörper umgibt und sich im Bereich der Einmündung der Druckkammerbohrung zu einer Ringkammer erweitert. Zudem werden für einen großen Durchtrittsquerschnitt für die Haupteinspritzung zwei gegeneinander versetzte Anordnungen bestehend jeweils aus einer zweiten Überströmkanalbohrung, einer zweiten Düsennadel steuerbohrung, einer Steuerschieberausnehmung und einer dritten Düsennadelsteuerboh rung zum Verbindungskanal vorgeschlagen.For favorable flow conditions, it is proposed that the nozzle needle pressure chamber in surrounds the nozzle needle valve body in an annular gap and in the region of the junction the pressure chamber bore expanded to an annular chamber. Also, for a big one Passage cross section for the main injection two mutually offset arrangements each consisting of a second overflow channel bore, a second nozzle needle control bore, a control slide recess and a third nozzle needle control bore tion to the connection channel proposed.
Je nach den Gegebenheiten können Anlageflächen und Gegenflächen am Steuerkolben und/oder der Düsennadel als Kegelflächen ausgebildet sein. Das Gehäuse kann je nach den herstellungstechnischen und montagetechnischen Erfordernissen mehrteilig in radialer und axialer Richtung aufgebaut sein.Depending on the circumstances, contact surfaces and counter surfaces on the control piston and / or the nozzle needle can be designed as conical surfaces. The housing can vary depending on the Manufacturing and assembly requirements in several parts in radial and be constructed in the axial direction.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist in einem Bereich der Hochdruckkolben stirnseite am Hochdruckkolbentotpunkt eine gehäusefeste Spülbohrung mit Drossel zu einem Kraftstoffabströmkanal vorgesehen. Vom Kraftstoffzufuhrkanal zweigt nach dem Magnetventil der Überströmkanal ab, wobei der Kraftstoffzufuhrkanal im hochdruckkolben fernen Bereich in den Hochdruckraum mündet. Bevorzugt sind der Kraftstoffzufuhrkanal und/oder der Kraftstoffabströmkanal als Ringkanal im Gehäuse ausgeführt. Mit dieser An ordnung wird in der Hochdruckkolbengrundstellung eine effektive Spülung und Kühlung im wesentlichen durch eine Kraftstoffströmung vom Kraftstoffzufuhrkanal durch den Hoch druckraum, durch die Spülbohrung und durch den Kraftstoffabströmkanal erreicht.In a particularly preferred development, the high-pressure piston is in one area on the front side at the high-pressure piston dead center, a flush-mounted bore with throttle a fuel outflow channel is provided. From the fuel supply duct branches to the Solenoid valve from the overflow channel, with the fuel supply channel in the high pressure piston distant area opens into the high pressure room. The fuel supply channel is preferred and / or the fuel outflow channel is designed as an annular channel in the housing. With this type order is effective flushing and cooling in the high pressure piston basic position essentially by a fuel flow from the fuel supply channel through the high pressure chamber, reached through the flushing hole and through the fuel outflow channel.
Schon bei einer geringen Verstellung des Hochdruckkolbens wird die Spülbohrung abge deckt und geschlossen, so daß die vorstehende Spülung und Kühlung unterbrochen ist. Um weiter eine Spülung und Kühlung sicherzustellen, ist am Anfang des Kraftstoffzufuhrkanals oder einer angeschlossenen Leitung ein erstes Rückschlagventil vorgesehen sowie ein erster Bypaßkanal, vorzugsweise als Ringkanal, im Gehäuse. Der Bypaßkanal schafft eine Verbindung zwischen dem Kraftstoffzufuhrkanal nach dem ersten Rückschlagventil und dem Kraftstoffabströmkanal, wobei ein zweites Rückschlagventil, bevorzugt unmittelbar vor dem Magnetventil, angeordnet ist. Weiter ist ein zweiter Bypaßkanal unmittelbar vom Kraft stoffzuführkanal nach dem ersten Rückschlagventil zum Ausgang des Kraftstoffabström kanals vorgesehen und darin ein drittes Rückschlagventil mit Sperrichtung zum Kraftstoffzu fuhrkanal angeordnet. Das erste Rückschlagventil öffnet bereits bei relativ geringem Druck, wogegen das zweite und dritte Rückschlagventil erst bei relativ hohem Druck öffnen, wo durch ein geeigneter Leck- und Rücklauf von Kraftstoff in allen Betriebszuständen erreicht wird.Even with a slight adjustment of the high-pressure piston, the flushing hole is removed covers and closes so that the above flushing and cooling is interrupted. Around further ensuring flushing and cooling is at the beginning of the fuel supply channel or a connected line, a first check valve is provided and a first bypass channel, preferably as an annular channel, in the housing. The bypass channel creates one Connection between the fuel supply channel after the first check valve and the Fuel outflow channel, with a second check valve, preferably immediately before the Solenoid valve is arranged. Next is a second bypass channel directly from the force substance supply channel after the first check valve to the outlet of the fuel outflow provided channel and therein a third check valve with a blocking direction to the fuel arranged channel. The first check valve opens at a relatively low pressure, whereas open the second and third check valve only at relatively high pressure, where achieved by suitable leakage and return of fuel in all operating conditions becomes.
Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, wobei die einzige Figur einen schematisierten Längsschnitt durch eine Pumpedüse zeigt.An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to a drawing, wherein the only figure shows a schematic longitudinal section through a pump nozzle.
In Fig. 1 ist eine zur Vor- und Haupteinspritzung von Kraftstoff, insbesondere von Diesel kraftstoff, eingerichtete Kraftstoffeinspritzvorrichtung als Pumpedüse 1 gezeigt mit einem in der Grundform zylindrischen Gehäuse 2, in welchem und in dieser Richtung aufeinander folgend ein Hochdruckkolben 3, ein Hochdruckraum 4, ein Steuerkolben 5 und eine Düsen nadel 6 aufgenommen sind.In Fig. 1, a fuel for the pilot and main injection of fuel, in particular diesel, equipped fuel injection device is shown as a unit fuel injector 1 having a cylindrical in the basic shape of housing 2 in which and in this direction, successively, a high-pressure piston 3, a high-pressure chamber 4, a control piston 5 and a nozzle needle 6 are added.
Das Gehäuse 2 ist in einer konkreten Ausführung mehrteilig in Radial- und Axialrichtung aufgebaut, wobei hier zur Erhöhung der Übersichtlichkeit Einzelheiten des Gehäuseaufbaus nicht dargestellt sind.The housing 2 is constructed in several parts in a specific embodiment in the radial and axial directions, details of the housing structure not being shown here for the sake of clarity.
Der Hochdruckkolben 3 ist von einem (nicht dargestellten) Betätigungsnocken einer Brenn kraftmaschine beaufschlagbar. In Fig. 1 sind alle Bauteile in einer Grundstellung entspre chend einer Grundkreisphase des Betätigungsnockens dargestellt.The high pressure piston 3 is operating cam of an internal (not shown) from a combustion engine can be acted upon. In Fig. 1 all components are shown in a basic position accordingly a base circle phase of the actuating cam.
Der Steuerkolben 5 besteht aus einem im Druckraum geführten Druckraumkolbenteil 7 mit einem angrenzenden Steuerkolbenbund 8 als Anschlagteil, der zwischen einem ersten gehäusefesten Steuerkolbenanschlag 9 und einem zweiten Steuerkolbengegenanschlag 10 verschiebbar ist, so daß dadurch der maximale Hubweg 11 des Steuerkolbens 5 bestimmt ist. Weiter besteht der Steuerkolben 5 in Richtung auf die Düsennadel 6 aus einem im Durchmesser kleineren Steuerschieberteil 12. The control piston 5 consists of a pressure chamber piston part 7 guided in the pressure chamber with an adjacent control piston collar 8 as a stop part, which can be displaced between a first control piston stop 9 fixed to the housing and a second control piston counter stop 10 , so that the maximum stroke 11 of the control piston 5 is determined thereby. Furthermore, the control piston 5 in the direction of the nozzle needle 6 consists of a control slide part 12 which is smaller in diameter.
Die Düsennadel 6 besteht aus einem Düsennadelhohlteil 13 und einem Düsennadelventil körper 14. Das Steuerschieberteil 12 des Steuerkolbens ist im Düsennadelhohlteil 13 ver schiebbar aufgenommen und der Düsennadelventilkörper 14 ist einem gehäusefesten Ventilsitz 15 mit Ausströmöffnungen 16, 16a für den Kraftstoff zugeordnet. Der Ventilsitz 15 und die Stirnseite des Düsennadelventilkörpers 14 sind entsprechend kegelförmig ausge bildet.The nozzle needle 6 consists of a nozzle needle hollow part 13 and a nozzle needle valve body 14 . The spool part 12 of the control piston is slidably received in the nozzle needle hollow part 13 and the nozzle needle valve body 14 is assigned to a housing-fixed valve seat 15 with outflow openings 16 , 16 a for the fuel. The valve seat 15 and the end face of the nozzle needle valve body 14 are correspondingly conical out.
Zwischen dem Steuerkolben 5 und der Düsennadel 6 ist eine Druckfeder als Spiraldruck feder 17 angebracht, die sich einerseits am Steuerkolbenbund 8 und andererseits an einem kegelförmigen Zwischenring 18 abstützt, der an einer Stirnseite 19 des Düsennadelhohlteils 13 anliegt.Between the control piston 5 and the nozzle needle 6 , a compression spring as a spiral pressure spring 17 is attached, which is supported on the one hand on the control piston collar 8 and on the other hand on a conical intermediate ring 18 which bears against an end face 19 of the nozzle needle hollow part 13 .
Im Düsennadelhohlteil 13 im endseitigen Sacklochbereich 20 ist eine Druckkammer 21 ausgebildet, die von der Steuerschieberstirnseite 22 begrenzt ist. Die Druckkammer 21 hat über eine Druckkammerbohrung 23, ggfs. über mehrere Druckkammerbohrungen, im Bodenbereich des Sacklochs 20 Verbindung zu einem Düsennadeldruckraum 24, der in einem Ringspalt den Düsennadelventilkörper 14 umgibt und sich im Bereich der Einmün dung der Druckkammerbohrung 23 zu einer Ringkammer 25 erweitert. Der Düsennadel druckraum 24 reicht bis zum Ventilsitz 15.A pressure chamber 21 , which is delimited by the control slide end face 22 , is formed in the nozzle needle hollow part 13 in the end blind region 20 . The pressure chamber 21 has a pressure chamber bore 23 , possibly via a plurality of pressure chamber bores, in the bottom region of the blind hole 20 connection to a nozzle needle pressure chamber 24 which surrounds the nozzle needle valve body 14 in an annular gap and widens in the region of the mouth of the pressure chamber bore 23 to form an annular chamber 25 . The nozzle needle pressure chamber 24 extends to the valve seat 15 .
Im Gehäuse 2 verläuft zwischen dem Hochdruckraum 4 und dem Bereich des Düsennadel hohlteils 13 ein Überströmkanal 26 für den Kraftstoff. In der dargestellten Grundstellung des Steuerkolbens 5 und der Düsennadel 6 stellen eine erste Düsennadelsteuerbohrung 27 und eine erste gehäusefeste Überströmkanalsteuerbohrung 28 eine Verbindung zwischen der Druckkammer 21 und dem Überströmkanal 26 her. Die Düsennadelsteuerbohrung 27 liegt dabei im Verstellbereich des Steuerschieberteils 12 und ist von diesem bei einer Verstellung absperrbar.An overflow channel 26 for the fuel runs in the housing 2 between the high-pressure chamber 4 and the region of the nozzle needle hollow part 13 . In the illustrated basic position of the control piston 5 and the nozzle needle 6 , a first nozzle needle control bore 27 and a first overflow channel control bore 28 fixed to the housing establish a connection between the pressure chamber 21 and the overflow channel 26 . The nozzle needle control bore 27 lies in the adjustment range of the control slide part 12 and can be shut off by this during an adjustment.
In der dargestellten Grundstellung des Steuerkolbens 5 und der Düsennadel 6 liegen gegenüber der ersten Düsennadelsteuerbohrung 27 in Richtung auf den Hochdruckraum 4 hin versetzt zwei zweite Düsennadelsteuerbohrungen 29, 29a und zwei zweite damit fluch tende Überströmkanalbohrungen 30, 30a, die eine Verbindung zum Überströmkanal 26 darstellen. In der Grundstellung des Steuerkolbens 5 sind diese Bohrungen 29, 29a und 30, 30a durch das Steuerschieberteil 12 abgedeckt und abgesperrt. Am Steuerschieberteil 12 sind dazu jeweils Steuerschieberausnehmungen 31, 31a als Ringausnehmungen vorge sehen, die bei einer Verstellung des Steuerkolbens 5 jeweils in dem Bereich der zweiten Düsennadelsteuerbohrung 29, 29a und der zweiten Überströmkanalbohrung 30, 30a ver stellbar sind. Dabei wird über jeweils eine dritte Düsennadelsteuerbohrung 32, 32a eine Verbindung zwischen dem Überströmkanal 26 und einem gehäusefesten Verbindungskanal 33 hergestellt, der selbst mit der Ringkammer 25 und damit mit dem Düsennadeldruckraum 24 verbunden ist.In the illustrated basic position of the control piston 5 and the nozzle needle 6 are opposed to the first nozzle needle control bore 27 in the direction of the high-pressure chamber 4 is offset towards two second nozzle needle control holes 29, 29 a and two second order volatile tend Überströmkanalbohrungen 30, 30 a which connects to the overflow channel 26 represent. In the basic position of the control piston 5 , these bores 29 , 29 a and 30 , 30 a are covered and blocked off by the control slide part 12 . On the spool part 12 each spool recesses 31 , 31 a are seen as ring recesses, which are adjustable with an adjustment of the control piston 5 in the area of the second nozzle needle control bore 29 , 29 a and the second overflow channel bore 30 , 30 a. In this case, a connection between the overflow channel 26 and a connection channel 33 fixed to the housing is made via a third nozzle needle control bore 32 , 32 a, which is itself connected to the annular chamber 25 and thus to the nozzle needle pressure chamber 24 .
Die Druckraumkolbenstirnfläche 34 ist größer als die Fläche der Steuerschieberstirnseite 22, wobei diese Stirnfläche flächengleich mit dem Boden des Sacklochbereichs 20 ist, jedoch wiederum kleiner ist als die auf die Düsennadel in deren Öffnungsrichtung wirkenden Druckfläche 35 in der Ringkammer 25, wobei die Druckfläche 36 des Düsennadelven tilkörpers 14 am Ventilsitz 15 nach dem Abheben der Düsennadel 6 vom Ventilsitz 15 sich in ihrer Wirkung zur Druckfläche 35 addiert. Die Spiraldruckfeder 17 ist so dimensioniert, daß die Düsennadel 6 bei einer Druckerhöhung in der Druckkammer 21 bis maximal zu einem Düsennadelanschlag 38 vom Ventilsitz 15 abhebbar ist. Der Düsennadelanschlag 38 ist hier als Ringschulter im Gehäuse 2 bzw. einer Zwischenplatte 39 ausgebildet.The pressure chamber piston end face 34 is larger than the area of the control slide end face 22 , this end face being coextensive with the bottom of the blind hole region 20 , but again smaller than the pressure surface 35 in the annular chamber 25 acting on the nozzle needle in its opening direction, the pressure surface 36 of the nozzle needle being tilkörpers 14 on the valve seat 15 after lifting the nozzle needle 6 from the valve seat 15 adds in its effect to the pressure surface 35 . The spiral compression spring 17 is dimensioned such that the nozzle needle 6 can be lifted from the valve seat 15 up to a maximum of one nozzle needle stop 38 when the pressure in the pressure chamber 21 increases. The nozzle needle stop 38 is formed here as an annular shoulder in the housing 2 or an intermediate plate 39 .
Am Anfang eines Kraftstoffzufuhrkanals 40 ist ein erstes Rückschlagventil 41 angeordnet, das bevorzugt ab 0,2 bar öffnet, wobei ein Fülldruck bis ca. 5 bar anstehen kann. Der Kraft stoffzufuhrkanal 40 verläuft im Gehäuse 2 als Ringkanal und setzt sich im axialparallelen Zufuhrkanalteil 40a fort. Im Zufuhrkanalteil 40 in der Nähe des Hochdruckraums 4 ist ein Magnetventil 42 angeordnet. Nach dem Magnetventil 42 zweigt vom Zufuhrkanalteil 40a der Überströmkanal 26 ab, wobei der Zufuhrkanalteil 40a im hochdruckkolbenfernen (in der Grundstellung des Hochdruckkolbens 3) Bereich 43 in den Hochdruckraum 4 mündet.At the beginning of a fuel supply channel 40 , a first check valve 41 is arranged, which opens preferably from 0.2 bar, with a filling pressure of up to approximately 5 bar being available. The fuel supply channel 40 runs in the housing 2 as an annular channel and continues in the axially parallel feed channel part 40 a. A solenoid valve 42 is arranged in the supply duct part 40 in the vicinity of the high-pressure chamber 4 . After the solenoid valve 42 , the overflow channel 26 branches off from the supply channel part 40 a, the supply channel part 40 a opening into the high-pressure chamber 4 in the region 43 remote from the high-pressure piston (in the basic position of the high-pressure piston 3 ).
Vom Hochdruckraum 4 ist im Bereich der Hochdruckkolbenstirnseite 44 (in der Stellung am oberen Hochdruckkolbentotpunkt) eine gehäusefeste Spülbohrung 45 (mit einer Drossel) zu einem Kraftstoffabströmkanal 46 als Leck- und Rücklauf über ein achsparalleles Abführ kanalteil 46a vorgesehen.From the high-pressure chamber 4 of the high pressure piston face 44 is provided (in the position at the upper Hochdruckkolbentotpunkt) a housing-flushing hole 45 (a throttle) to a Kraftstoffabströmkanal 46 channel part as leakage and return a paraxial laxative 46 a in the range.
Weiter ist ein erster Bypaßkanal 47, 47a als Ringkanal im Gehäuse 2 vorgesehen, mit einem zweiten Rückschlagventil 48 vor dem Magnetventil 42 im Zufuhrkanalteil 40a. Dieses zweite Rückschlagventil 48 öffnet bevorzugt bei ca. 7 bar vom Zufuhrkanalteil 40a zum Kraftstoffabströmkanal 46.Furthermore, a first bypass channel 47 , 47 a is provided as an annular channel in the housing 2 , with a second check valve 48 upstream of the solenoid valve 42 in the supply channel part 40 a. This second check valve 48 preferably opens at approximately 7 bar from the supply duct part 40 a to the fuel outflow duct 46 .
Weiter führt ein zweiter Bypaßkanal 49 vom Kraftstoffzufuhrkanal 40 unmittelbar nach dem ersten Rückschlagventil 41 zum Ausgang des Kraftstoffabströmkanals 46 mit einem in dieser Richtung öffenbaren dritten Rückschlagventil 50, das entsprechend dem zweiten Rück schlagventil 48 ausgelegt ist.Furthermore, a second bypass channel 49 leads from the fuel supply channel 40 immediately after the first check valve 41 to the outlet of the fuel outflow channel 46 with a third check valve 50 which can be opened in this direction and is designed in accordance with the second check valve 48 .
Die Pumpedüse hat folgende Funktion: In der dargestellten Grundstellung ist der Hoch druckraum 4 druckentlastet, wobei der Steuerkolben 5 durch die Kraft der Spiraldruckfeder 17 am ersten Steuerkolbenanschlag anliegt und die Düsennadel 6 gegen den Ventilsitz 15 gepreßt wird und dabei die Ausströmöffnungen 16, 16a schließt.The pump nozzle has the following function: In the basic position shown, the high pressure chamber 4 is relieved of pressure, the control piston 5 being in contact with the first control piston stop by the force of the spiral compression spring 17 and the nozzle needle 6 being pressed against the valve seat 15 and thereby closing the outflow openings 16 , 16 a .
Kraftstoff wird über den Kraftstoffzufuhrkanal 40 und den Zufuhrkanalteil 40a bei offenem Magnetventil 42 durch den Hochdruckraum 4 geführt und über die Spülbohrung 45 und den Kraftstoffabströmkanal 46, 46a wieder zurück in den Tank geführt. Dadurch erfolgt eine Spülung und Kühlung insbesondere des oberen Pumpedüsenbereichs. Zudem wird im Kraftstoff enthaltene Luft ausgetrieben. Weiter kann je nach den Druckverhältnissen Kraft stoff durch das erste Rückschlagventil 41 eintreten und durch das zweite Rückschlagventil 48 und den Kraftstoffabströmkanal 46 bei Überdruck austreten.Fuel is passed through the fuel supply channel 40 and the supply channel part 40 a with the solenoid valve 42 open through the high-pressure chamber 4 and fed back into the tank via the flushing bore 45 and the fuel outflow channel 46 , 46 a. This results in flushing and cooling, in particular of the upper pump nozzle area. Air contained in the fuel is also expelled. Furthermore, depending on the pressure conditions, fuel can enter through the first check valve 41 and exit through the second check valve 48 and the fuel outflow channel 46 at excess pressure.
Weiter kann Kraftstoff durch das erste Rückschlagventil 41 eintreten und durch eine Strö mung im Zufuhrkanalteil 40a insbesondere den Magnetventilbereich kühlen. Auch über das dritte Rückschlagventil ist eine Kraftstoffströmung mit Druckausgleich möglich.Furthermore, fuel can enter through the first check valve 41 and in particular cool the solenoid valve area through a flow in the supply channel part 40 a. A fuel flow with pressure compensation is also possible via the third check valve.
Durch den Spülvorgang ist in der Grundstellung der Hochdruckraum 4 mit Kraftstoff gefüllt. Bei einer Verstellung des Hochdruckkolbens 3, beispielsweise durch eine Nockenbetätigung, wird die Hochdruckkolbenstirnseite 44 in den Hochdruckraum 4 bewegt, wodurch die Spülbohrung 45 geschlossen wird. Für eine weitere Spülung und Kühlung kann Kraftstoff über das erste Rückschlagventil 41, das zweite Rückschlagventil 48 und den Kraftstoffab strömkanal 46 sowie über das erste Rückschlagventil 41, das dritte Rückschlagventil 50 und den Kraftstoffabströmkanal 46 strömen, wobei die Pumpedüse 1 weiter gekühlt und entlüftet wird.In the basic position, the high-pressure chamber 4 is filled with fuel by the flushing process. When the high-pressure piston 3 is adjusted, for example by a cam actuation, the high-pressure piston end face 44 is moved into the high-pressure chamber 4 , as a result of which the flushing bore 45 is closed. For a further flushing and cooling, fuel can flow via the first check valve 41 , the second check valve 48 and the fuel drain channel 46 as well as via the first check valve 41 , the third check valve 50 and the fuel drain channel 46 , the pump nozzle 1 being further cooled and vented.
Bei einer weiteren Bewegung des Hochdruckkolbens wird der gepumpte Kraftstoff mit dem ersten Rückschlagventil 41 gestoppt (keine weitere Gegenströmung) und mit dem aus dem Tank weiter geförderten Kraftstoff über das dritte Rückschlagventil 50, das zweite Rück schlagventil 48 und den Kraftstoffabströmkanal 46 in den Tank zurückgeleitet.With a further movement of the high-pressure piston, the pumped fuel is stopped with the first check valve 41 (no further counterflow) and with the fuel conveyed further from the tank is returned to the tank via the third check valve 50 , the second check valve 48 and the fuel outflow channel 46 .
Zur Vorbereitung eines Einspritzvorgangs in der Art einer Vor- und Haupteinspritzung wird von einer Motorsteuerung das Magnetventil 42 geschlossen, wodurch die Kraftstoffzufuhr zum Hochdruckraum 4 abgesperrt ist und das im Hochdruckraum 4 und den angeschlosse nen Kanälen enthaltene Kraftstoffvolumen abgeschlossen ist.In order to prepare an injection process in the manner of a pre-injection and main injection, the solenoid valve 42 is closed by an engine control unit, as a result of which the fuel supply to the high-pressure chamber 4 is shut off and the fuel volume contained in the high-pressure chamber 4 and the connected channels is completed.
Bei einer weiteren Verstellung des Hochdruckkolbens 3 werden durch Volumenverdrängung im Hochdruckraum 4 die angeschlossenen Kanäle und Räume (Überströmkanal 26; zweite Düsennadelsteuerbohrungen 29, 29a; zweite Überströmkanalbohrungen 30, 30a; erste Überströmkanalbohrung 28; Druckkammer 21; Druckkammerbohrung 23; Düsennadeldruck raum 24; Verbindungskanal 33; dritte Düsennadelsteuerbohrungen 32, 32a) mit Kraftstoff gefüllt.In a further adjustment of the high-pressure piston 3 are volume displacement in the high-pressure chamber 4, the connected channels and spaces (overflow channel 26; second nozzle needle control bores 29, 29 a; second Überströmkanalbohrungen 30, 30 a; first Überströmkanalbohrung 28, pressure chamber 21, pressure chamber bore 23; nozzle needle pressure chamber 24; Connection channel 33 ; third nozzle needle control bores 32 , 32 a) filled with fuel.
Bei einer Weiterbewegung des Hochdruckkolbens 3 wird der Druck über den Hochdruck raum 4 auf den Steuerkolben 5 verstärkt, wodurch dieser vom ersten Steuerkolbenanschlag 9 abhebt und mit dem Steuerschieberstirnseitenbereich die erste Düsennadelsteuerbohrung 27 überfährt und absperrt. Damit ist die Druckkammer 21 mit den weiter angeschlossenen Volumen, insbesondere dem Düsennadeldruckraum 24, vom Überströmkanal 26 abgetrennt.When the high-pressure piston 3 continues to move, the pressure is increased via the high-pressure chamber 4 on the control piston 5 , as a result of which it lifts off the first control piston stop 9 and passes over and blocks the first nozzle needle control bore 27 with the control slide end region. The pressure chamber 21 with the further connected volumes, in particular the nozzle needle pressure chamber 24 , is thus separated from the overflow channel 26 .
Eine weitere Hubbewegung des Hochdruckkolbens 3 führt zu einer weiteren Druckerhöhung im Hochdruckraum 4, die sich auf den Steuerkolben 5 fortsetzt. Von der großen Druckraumkolbenstirnfläche 34 verstärkt sich der Druck auf die dagegen kleine Fläche der Steuerschieberstirnseite 22, wobei diese ebenso groß ist, wie die Bodenfläche des Sack lochbereichs 20, so daß hier ein Relativdruckausgleich vorliegt. Die Düsennadel wird daher mit dem Druck auf die Bodenfläche der Druckkammer 21 und der Druckkraft der Spiral druckfeder 17 auf den Ventilsitz 15 in Schließstellung gedrückt.A further stroke movement of the high-pressure piston 3 leads to a further pressure increase in the high-pressure chamber 4 , which continues on the control piston 5 . From the large pressure chamber piston end face 34 , the pressure increases on the small area of the control slide end face 22 , which is as large as the bottom surface of the pocket hole area 20 , so that there is a relative pressure compensation. The nozzle needle is therefore pressed with the pressure on the bottom surface of the pressure chamber 21 and the pressure force of the spiral compression spring 17 on the valve seat 15 in the closed position.
Eine weitere Hubbewegung des Hochdruckkolbens 3 verstärkt den Druck in der Druckkam mer 21 und im damit verbundenen Düsennadeldruckraum 24. Dadurch wird ein Gegendruck durch die Wirkung der Druckflächen 35 und 36 ausgeübt, wobei diese beiden Flächen zu sammen größer als die Bodenfläche der Druckkammer 21 sind. Ist die Kraft dieser Druck stufe größer als die über die Bodenfläche der Druckkammer 21 und der Spiraldruckfeder 17 vorgegebenen Kraft, wird die Düsennadel 5 in einer Relativbewegung zum Steuerkolben 5 vom Ventilsitz 15 angehoben. Dadurch werden die Ausströmöffnungen 16, 16a freigegeben und es wird eine Voreinspritzung durchgeführt, indem das Volumen der Druckkammer 21 (zumindest teilweise) durch den Düsennadeldruckraum 24 und die Ausströmöffnungen 16, 16a ausgestoßen wird.A further stroke movement of the high-pressure piston 3 increases the pressure in the pressure chamber 21 and in the associated nozzle needle pressure chamber 24 . As a result, a back pressure is exerted by the action of the pressure surfaces 35 and 36 , these two surfaces together being larger than the bottom surface of the pressure chamber 21 . Is the force of this pressure level greater than the predetermined force on the bottom surface of the pressure chamber 21 and the spiral compression spring 17 , the nozzle needle 5 is raised in a relative movement to the control piston 5 from the valve seat 15 . Thus, the outflow openings 16, 16 a are released and it is carried out a pre-injection by measuring the volume of the pressure chamber 21 (at least partially) by the nozzle needle pressure chamber 24 and the outflow openings 16, 16 a is ejected.
Der dabei durchgeführte Hub der Düsennadel 6 wird bei der Voreinspritzung durch die in der Druckkammer 21 befindliche Kraftstoffmenge begrenzt. Nach dem Ausstoß der Vorein spritzmenge aus der Druckkammer 21 ist diese entlastet, so daß die Düsennadel 5 durch die Wirkung der Spiraldruckfeder 17 zu einer Einspritzpause wieder schließt.The stroke of the nozzle needle 6 that is carried out during the pre-injection is limited by the amount of fuel in the pressure chamber 21 . After ejection of the amount of Vorein injection from the pressure chamber 21 , this is relieved, so that the nozzle needle 5 closes again by the action of the spiral compression spring 17 to an injection break.
Bei einer weiteren Hubbewegung des Hochdruckkolbens 3 wird der Druck im Hochdruck raum 4 weiter erhöht, wodurch der Steuerkolben 5 gegen seinen zweiten Steuerkolbenan schlag 10 gedrängt wird und seine maximale Hubstellung einnimmt. Dabei taucht das Steuerschieberteil 12 weiter in die Druckkammer 21 ein, bis die Bohrungen und Ausneh mungen 29, 30, 31, 32 und 29a, 30a, 31a, 32a fluchten. Damit ist über den Überströmkanal 26 und den Verbindungskanal 33 wieder eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Hochdruckraum 4 und dem Düsennadeldruckraum 24 hergestellt. Dadurch wird entspre chend dem Vorgang bei der Voreinspritzung die Düsennadel 5 wieder vom Ventilsitz 15 unter Freigabe der Ausströmöffnungen 16, 16a abgehoben, wobei hier die Hubbewegung durch den Düsennadelanschlag 38 begrenzt wird. Da der auf Anschlag gefahrene Steuer kolben 5 nicht mehr weiter ausweichen kann, wird bei einer weiteren Hubbewegung 3 das Volumen des Hochdruckraums 4 verkleinert und eine entsprechende Menge als Hauptein spritzmenge durch die direkte Verbindung über die Ausströmöffnungen 16, 16a ausge stoßen.With a further stroke movement of the high-pressure piston 3 , the pressure in the high-pressure chamber 4 is further increased, as a result of which the control piston 5 is urged against its second control piston stroke 10 and assumes its maximum stroke position. The control slide part 12 plunges further into the pressure chamber 21 until the bores and recesses 29 , 30 , 31 , 32 and 29 a, 30 a, 31 a, 32 a are aligned. A direct connection between the high-pressure chamber 4 and the nozzle needle pressure chamber 24 is thus again established via the overflow channel 26 and the connecting channel 33 . Accordingly, the process in the pre-injection, the nozzle needle 5 is lifted again from the valve seat 15 with the release of the outflow openings 16 , 16 a, with the stroke movement being limited by the nozzle needle stop 38 here. Since the driven to the stop control piston 5 can not evade more is reduced the volume of the high-pressure chamber 4 at a further lifting movement of 3 and a corresponding amount as Hauptein injection quantity by the direct connection via the outflow openings 16, 16 a discharged.
Durch eine Öffnung des Magnetventils 42 und/oder eine Rückbewegung des Hochdruck kolbens 3 werden die angeschlossenen Kanäle und Volumina druckentlastet, so daß der Steuerkolben 5 und die Düsennadel 6 ihre Ausgangsstellungen wieder einnehmen und die Haupteinspritzung beendet wird.By opening the solenoid valve 42 and / or a return movement of the high-pressure piston 3 , the connected channels and volumes are relieved of pressure, so that the control piston 5 and the nozzle needle 6 return to their starting positions and the main injection is ended.
Claims (9)
mit einem Gehäuse (2), in welchem und in dieser Richtung aufeinander folgend ein Hochdruckkolben (3), ein Hochdruckraum (4), ein Steuerkolben (5) und eine Düsen nadel (6) aufgenommen sind und in welchem eine gehäusefeste Kanalanordnung ent halten ist,
wobei der Hochdruckkolben (3) zeitweilig einer Betätigungskraft ausgesetzt ist, welche auf seine dem Hochdruckraum (4) abgekehrte Stirnseite wirkt und eine Längsverschie bung in Richtung des Steuerkolbens (5) hervorruft, welcher über eine Druckfeder (17) in Richtung des Hochdruckkolbens (3) vorgespannt ist, und
mit einem Magnetventil (42) in einem Kraftstoffzufuhrkanal (40) der Kanalanordnung vor dem Hochdruckraum (4), das während der Einspritzvorgänge im den Kraftstoffzu fuhrkanal (40) absperrenden Sinne angesteuert ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuerkolben (5) aus einem Druckraumkolbenteil (7) und einem dagegen im Durchmesser kleineren Steuerschieberteil (12) besteht und zwischen einem gehäuse festen ersten Steuerkolbenanschlag (9) und einem zweiten gehäusefesten Steuerkol bengegenanschlag (10) verschiebbar ist,
daß die Düsennadel (6) aus einem Düsennadelhohlteil (13) und einem Düsennadel ventilkörper (14) besteht, wobei das Steuerschieberteil (12) verschiebbar im Düsen nadelhohlteil (13) aufgenommen ist und der Düsennadelventilkörper (14) einem gehäu sefesten Ventilsitz (15) mit wenigstens einer Ausströmöffnung (16, 16a) zugeordnet ist,
daß zwischen dem Steuerkolben (5) und der Düsennadel (6) die Druckfeder (17) ange bracht ist, so daß ohne Druck oder bei wenig Druck im Hochdruckraum (4) der Steuer kolben (5) in einer Steuerkolbengrundstellung am ersten Steuerkolbenanschlag (9) und die Düsennadel (6) in einer Düsennadelgrundstellung in ihrer Schließposition mit dem Düsennadelventilkörper (14) am Ventilsitz (15) anliegen,
daß im Düsennadelhohlteil (13) in Verbindung mit dem verschiebbaren Steuerschieber teil (12) eine Druckkammer (21) gebildet ist, die über wenigstens eine Druckkammer bohrung (23) eine Verbindung zu einem am Düsennadelventilkörper (14) bis zum Ven tilsitz (15) reichenden Düsennadeldruckraum (24) hat,
daß zwischen dem Hochdruckraum (4) und dem Bereich des Düsennadelhohlteils (13) ein Überströmkanal (26) für den Kraftstoff im Gehäuse (2) verläuft,
daß sich in der Grundstellung des Steuerkolbens (5) und der Düsennadel (6) eine erste Düsennadelsteuerbohrung (27) im Düsennadelhohlteil (13) und eine erste gehäusefeste Überströmkanalsteuerbohrung (28) zum Überströmkanal (26) überdecken und eine Verbindung zur Druckkammer (21) herstellen, wobei die Düsennadelsteuerbohrung (27) dabei im Verstellbereich des Steuerschieberteils (12) liegt und von diesem absperrbar ist,
daß in der Grundstellung des Steuerkolbens (5) und der Düsennadel (6) versetzt gegenüber der ersten Düsennadelsteuerbohrung (27) und durch das Steuerschieberteil (12) abgedeckt und abgesperrt wenigstens eine zweite Düsennadelsteuerbohrung (29, 29a) im Düsennadelhohlteil (13) angebracht ist, die mit einer zugeordneten zweiten Überströmkanalsteuerbohrung (30, 30a) fluchtet und daß am Steuerschieberteil (12) wenigstens eine zugeordnete Steuerschieberausnehmung (31, 31a) angebracht ist, die bei einer Verstellung des Steuerkolbens (5) in den Bereich der zweiten Düsennadel steuerbohrung (29, 29a) und der zweiten Überströmkanalsteuerbohrung (30, 30a) ent sprechend verstellbar ist und dabei dann über wenigstens eine dritte Düsennadel steuerbohrung (32, 32a) und einen gehäusefesten Verbindungskanal (33) eine Verbin dung zwischen dem Überströmkanal (26) und dem Düsennadeldruckraum (24) schafft und
daß die in der Druckkammer (21) und im Düsennadeldruckraum (24) auf die Düsen nadel (6) in deren Schließrichtung zum Ventilsitz (15) hin wirkenden Druckflächen (20) kleiner sind als die in Öffnungsrichtung der Düsennadel (6) entgegenwirkenden Druck flächen (36, 37) und die Druckfeder (17) so dimensioniert ist, daß die Düsennadel (6) bei einer Druckerhöhung in der Druckkammer (21) und dem damit über die Druckkam merbohrung (23) verbundenen Düsennadeldruckraum (24) zur Freigabe der Aus strömöffnung (16, 16a) im Gehäuse (2) gegenüber dem Steuerkolben (5) und gegen die Federkraft der Druckfeder (17) bis zu einem Düsennadelanschlag (38) verschiebbar ist und auch in einer solchen Position der Düsennadel (6) die Verbindung zwischen dem Überströmkanal (26) und dem Düsennadeldruckraum (24) durch Überdeckung der zweiten Düsennadelsteuerbohrung (29, 29a), der zweiten Überströmkanalsteuerboh rung (30, 30a), der Steuerschieberausnehmung (31, 31a) und der dritten Düsennadel steuerbohrung (32, 32a) herstellbar ist.1. For the pre-injection and main injection of fuel, the fuel injection device, in particular as a pump nozzle ( 1 ),
with a housing ( 2 ), in which and in this direction successively a high-pressure piston ( 3 ), a high-pressure chamber ( 4 ), a control piston ( 5 ) and a nozzle needle ( 6 ) are received and in which a housing-fixed channel arrangement is kept ent ,
wherein the high-pressure piston ( 3 ) is temporarily exposed to an actuating force which acts on its end face facing away from the high-pressure chamber ( 4 ) and causes a longitudinal displacement in the direction of the control piston ( 5 ) which, via a compression spring ( 17 ), in the direction of the high-pressure piston ( 3 ) is biased, and
with a solenoid valve (42) in a fuel supply passage (40) of the channel arrangement in front of the high-pressure chamber (4) containing the fuel to be drove channel driven (40) occluding the meaning during the injection processes in, characterized in that
that the control piston ( 5 ) consists of a pressure chamber piston part ( 7 ) and a control spool part ( 12 ) which is smaller in diameter and can be moved between a housing-fixed first control piston stop ( 9 ) and a second housing-fixed control piston counter-stop ( 10 ),
that the nozzle needle ( 6 ) consists of a nozzle needle hollow part ( 13 ) and a nozzle needle valve body ( 14 ), the control slide part ( 12 ) being slidably received in the nozzle needle hollow part ( 13 ) and the nozzle needle valve body ( 14 ) having a housing-fixed valve seat ( 15 ) is assigned to at least one outflow opening ( 16 , 16 a),
that between the control piston ( 5 ) and the nozzle needle ( 6 ), the compression spring ( 17 ) is placed, so that without pressure or with little pressure in the high pressure chamber ( 4 ) of the control piston ( 5 ) in a control piston basic position on the first control piston stop ( 9 ) and the nozzle needle ( 6 ) in a closed position of the nozzle needle rests in its closed position with the nozzle needle valve body ( 14 ) on the valve seat ( 15 ),
that in the nozzle needle hollow part ( 13 ) in connection with the displaceable control slide part ( 12 ) a pressure chamber ( 21 ) is formed, the bore via at least one pressure chamber ( 23 ) a connection to a nozzle needle valve body ( 14 ) to Ven valve seat ( 15 ) reaching Has nozzle needle pressure chamber ( 24 ),
that an overflow channel ( 26 ) for the fuel in the housing ( 2 ) runs between the high-pressure chamber ( 4 ) and the area of the nozzle needle hollow part ( 13 ),
that in the basic position of the control piston ( 5 ) and the nozzle needle ( 6 ) overlap a first nozzle needle control bore ( 27 ) in the nozzle needle hollow part ( 13 ) and a first overflow channel control bore ( 28 ) to the overflow channel ( 26 ) and establish a connection to the pressure chamber ( 21 ) , wherein the nozzle needle control bore ( 27 ) lies in the adjustment range of the control slide part ( 12 ) and can be shut off from it,
that in the basic position of the control piston ( 5 ) and the nozzle needle ( 6 ) offset from the first nozzle needle control bore ( 27 ) and covered by the control slide part ( 12 ) and blocked off at least a second nozzle needle control bore ( 29 , 29 a) is mounted in the nozzle needle hollow part ( 13 ) , which is aligned with an assigned second overflow channel control bore ( 30 , 30 a) and that at least one associated control slide recess ( 31 , 31 a) is attached to the control slide part ( 12 ), the control bore upon adjustment of the control piston ( 5 ) in the region of the second nozzle needle ( 29 , 29 a) and the second overflow channel control bore ( 30 , 30 a) is accordingly adjustable and then via at least a third nozzle needle control bore ( 32 , 32 a) and a housing-fixed connecting channel ( 33 ) a connection between the overflow channel ( 26 ) and the nozzle needle pressure chamber ( 24 ) creates and
that the pressure areas ( 20 ) acting in the pressure chamber ( 21 ) and in the nozzle needle pressure chamber ( 24 ) on the nozzle needle ( 6 ) in their closing direction towards the valve seat ( 15 ) are smaller than the counteracting pressure surfaces in the opening direction of the nozzle needle ( 6 ) ( 36 , 37 ) and the compression spring ( 17 ) is dimensioned such that the nozzle needle ( 6 ) in the event of a pressure increase in the pressure chamber ( 21 ) and the nozzle needle pressure chamber ( 24 ) connected to it via the pressure chamber bore ( 23 ) to release the flow opening ( 16 , 16 a) in the housing ( 2 ) relative to the control piston ( 5 ) and against the spring force of the compression spring ( 17 ) up to a nozzle needle stop ( 38 ) and also in such a position of the nozzle needle ( 6 ) the connection between the overflow channel ( 26 ) and the nozzle needle pressure chamber ( 24 ) by covering the second nozzle needle control bore ( 29 , 29 a), the second overflow channel control bore ( 30 , 30 a), the control slide recess ( 31 , 31 a) and the third nozzle needle control bore ( 32 , 32 a) can be produced.
daß die Druckfeder eine den Steuerkolben (5) umgebende Spiraldruckfeder (17) ist, die sich einerseits am Steuerkolbenbund (8) und andererseits an einem Zwischenring (18) abstützt, der an einer Stirnseite (19) des Düsennadelhohlteils anliegt.2. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that the control piston ( 5 ) has a control piston collar ( 8 ) as a stop part between the first control piston stop ( 9 ) and the second control piston counter-stop ( 10 ), and
that the compression spring is a control pressure spring ( 17 ) surrounding the control piston ( 5 ), which is supported on the one hand on the control piston collar ( 8 ) and on the other hand on an intermediate ring ( 18 ) which bears against an end face ( 19 ) of the nozzle needle hollow part.
daß vom Hochdruckraum (4) im Bereich der Hochdruckkolbenstirnseite (44) am Hoch druckkolbentotpunkt eine gehäusefeste Spülbohrung (45) mit einer Drossel zu einem Kraftstoffabströmkanal (46a) vorgesehen ist, und
daß der Kraftstoffzufuhrkanal (40) und/oder der Kraftstoffabströmkanal (46) bevorzugt als Ringkanal im Gehäuse (2) ausgeführt sind, wobei in der Hochdruckkolbengrundstel lung eine Spülung und Kühlung im wesentlichen durch eine Kraftstoffströmung vom Kraftstoffzufuhrkanal (40), durch den Hochdruckraum (4), durch die Spülbohrung (45) und durch den Kraftstoffabströmkanal (46) erfolgt.8. Fuel injection device according to one of claims 1 to 7, characterized in that from the fuel supply channel ( 40 a) branches off after the solenoid valve ( 42 ) of the overflow channel ( 26 ) and the fuel supply channel ( 40 a) in a high-pressure piston area ( 43 ) opens into the high pressure chamber ( 4 ),
that from the high-pressure chamber ( 4 ) in the region of the high-pressure piston end face ( 44 ) at the high-pressure piston dead center, a flush-mounted bore ( 45 ) with a throttle to a fuel outflow channel ( 46 a) is provided, and
that the fuel supply channel ( 40 ) and / or the fuel outflow channel ( 46 ) are preferably designed as an annular channel in the housing ( 2 ), wherein in the high-pressure piston basic setting a flushing and cooling essentially by a fuel flow from the fuel supply channel ( 40 ) through the high-pressure chamber ( 4th ), through the flushing hole ( 45 ) and through the fuel outflow channel ( 46 ).
daß am Anfang des Kraftstoffzufuhrkanals (40) oder einer angeschlossenen Leitung ein erstes Rückschlagventil (41) eingesetzt ist,
daß ein erster Bypaßkanal (47), vorzugsweise als Ringkanal im Gehäuse (2) als Ver bindung zwischen dem Kraftstoffzufuhrkanal (40) nach dem ersten Rückschlagventil (41) und dem Kraftstoffabströmkanal (46) vorgesehen ist, mit einem zweiten Rück schlagventil, bevorzugt unmittelbar vor dem Magnetventil, und
daß ein zweiter Bypaßkanal (49) unmittelbar vom Kraftstoffzufuhrkanal (40) nach dem ersten Rückschlagventil (41) zum Ausgang des Kraftstoffabströmkanals (46) führt und darin ein drittes Rückschlagventil (50) mit Sperrichtung zum Kraftstoffzufuhrkanal (40) angeordnet ist.9. Fuel injection device according to claim 8, characterized in that
that a first check valve ( 41 ) is inserted at the beginning of the fuel supply channel ( 40 ) or a connected line,
that a first bypass channel ( 47 ), preferably as an annular channel in the housing ( 2 ) as a connection between the fuel supply channel ( 40 ) after the first check valve ( 41 ) and the fuel outflow channel ( 46 ) is provided, with a second check valve, preferably immediately before the solenoid valve, and
that a second bypass channel ( 49 ) leads directly from the fuel supply channel ( 40 ) after the first check valve ( 41 ) to the outlet of the fuel outflow channel ( 46 ) and a third check valve ( 50 ) with a blocking direction to the fuel supply channel ( 40 ) is arranged therein.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1997155591 DE19755591A1 (en) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | Fuel injection device for IC engines |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE1997155591 DE19755591A1 (en) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | Fuel injection device for IC engines |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19755591A1 true DE19755591A1 (en) | 1999-06-17 |
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ID=7851898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1997155591 Withdrawn DE19755591A1 (en) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | Fuel injection device for IC engines |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19755591A1 (en) |
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- 1997-12-15 DE DE1997155591 patent/DE19755591A1/en not_active Withdrawn
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