DE60020182T2 - Kraftstoffeinspritzventil - Google Patents

Kraftstoffeinspritzventil Download PDF

Info

Publication number
DE60020182T2
DE60020182T2 DE60020182T DE60020182T DE60020182T2 DE 60020182 T2 DE60020182 T2 DE 60020182T2 DE 60020182 T DE60020182 T DE 60020182T DE 60020182 T DE60020182 T DE 60020182T DE 60020182 T2 DE60020182 T2 DE 60020182T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel
needle
valve element
valve
outlet opening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE60020182T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60020182D1 (de
Inventor
Paul Rainham Buckley
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Delphi Technologies Inc
Original Assignee
Delphi Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delphi Technologies Inc filed Critical Delphi Technologies Inc
Application granted granted Critical
Publication of DE60020182D1 publication Critical patent/DE60020182D1/de
Publication of DE60020182T2 publication Critical patent/DE60020182T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F02M45/08Injectors peculiar thereto
    • F02M45/086Having more than one injection-valve controlling discharge orifices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0671Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/042The valves being provided with fuel passages
    • F02M61/045The valves being provided with fuel discharge orifices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/08Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series the valves opening in direction of fuel flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/0059Arrangements of valve actuators
    • F02M63/0063Two or more actuators acting on a single valve body
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/0059Arrangements of valve actuators
    • F02M63/0064Two or more actuators acting on two or more valve bodies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/46Valves, e.g. injectors, with concentric valve bodies

Description

  • Diese Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil zur Verwendung bei der Zufuhr von unter Druck stehendem Kraftstoff an einen Verbrennungsraum eines Dieselmotors. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Einspritzventil, das sich zur Verwendung bei der Zufuhr von Kraftstoff an einen Motor vom Kompressionszündungstyp eignet, wobei das Einspritzventil Teil eines "common rail"-Kraftstoffsystems (Kraftstoffsystem mit gemeinsamer Druckleitung) ist. Es sollte jedoch klar sein, dass das Einspritzventil auch für andere Anwendungen eingesetzt werden kann.
  • Um den Lärmpegel und den Ausstoß von Teilchen zu verringern, die von einem Motor erzeugt werden, ist es wünschenswert, ein Anordnung zur Verfügung zu stellen, durch die die Menge pro Zeiteinheit, mit der Kraftstoff an den Motor abgegeben wird, gesteuert werden kann. Es ist außerdem wünschenswert, in der Lage zu sein, andere Einspritz-Charakteristika einzustellen oder anzupassen, beispielsweise das durch die Abgabe von Kraftstoff durch ein Einspritzventil gebildete Spritzmuster. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzventil bereitzustellen, das es ermöglicht, dass diesen Anforderungen Genüge getan wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Kraftstoffeinspritzventil bereitgestellt, umfassend einen eine Bohrung begrenzenden Düsenkörper, ein sich nach außen öffnendes Ventilelement, das innerhalb der Bohrung verschieblich angeordnet ist, wobei das Ventilelement eine geschlossenendige Bohrung begrenzt, innerhalb der eine sich nach innen öffnende Ventilnadel gleiten kann, wobei die Ventilnadel an einem Sitz zur Anlage gebracht werden kann, um den Fluss von Kraftstoff in Richtung einer ersten, im Ventilelement vorhandenen Auslassöffnung zu steuern, und eine zweite, im Ventilelement vorhandene Auslassöffnung, wobei sich die zweite Auslassöffnung in fortwährender Verbindung mit einem Teil der geschlossenendigen Bohrung stromaufwärts des Sitzes befindet und derart angeordnet ist, das bei einer Geschlossenstellung des Ventilelements die zweite Auslassöffnung vom Düsenkörper verschlossen wird, während eine nach außen gerichtete Bewegung des Ventilelements in eine Offenstellung die Abgabe von Kraftstoff durch die zweite Auslassöffnung ermöglicht.
  • In einer solchen Anordnung ermöglicht eine Bewegung der Nadel weg von dem Sitz dann, wenn das Ventilelement sich in seiner Geschlossenstellung befindet, die Abgabe von Kraftstoff durch die erste Auslassöffnung, und demzufolge werden die Einspritz-Charakteristiken, beispielsweise die Abgaberate und die Form der Einspritzung, von der Gestalt, Größe und Position der ersten Öffnung festgelegt. Wenn sich die Ventilnadel in Anlage mit ihrem Sitz befindet, ermöglicht die Bewegung des Ventilelements aus seiner Geschlossenstellung in seine Offenstellung die Abgabe von Kraftstoff durch die zweite Öffnung, und demzufolge werden die Einspritz-Charakteristiken von der Form, Größe und Position der zweiten Auslassöffnung festgelegt.
  • Wenn es gewünscht ist, kann das Ventilelement mit einer Mehrzahl an ersten Auslassöffnungen wie erwähnt in geeigneter Stellung und mit einer Mehrzahl von zweiten Auslassöffnungen wie erwähnt in geeigneter Stellung ausgestattet sein.
  • In günstiger Weise wird die Bewegung des Ventilelements durch die Ventilnadel übertragen. In einer solchen Anordnung ist der Ventilnadel vorzugsweise ein zweiseitig ausgerichtetes Betätigungsorgan zugeordnet, wobei das Betätigungsorgan die Bewegung der Nadel in der einen Richtung ermöglicht, damit Kraftstoff durch die erste Auslassöffnung abgegeben werden kann, und diese Bewegung in einer entgegengesetzten Richtung ermöglicht, um die Ventilnadel und das Ventilelement zu bewegen, damit Kraftstoff durch die zweite Auslassöffnung abgegeben werden kann.
  • Die Erfindung wird nachstehend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:
  • 1 eine Schnittansicht eines Teils eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer Ausführungsform ist;
  • die 2 und 3 der 1 vergleichbare Ansichten sind, die das Einspritzventil während des Betriebs darstellen;
  • die 4 und 5 zwei Techniken zur Betätigung des Einspritzventils illustrieren; und
  • 6 schematisch eine Ausführungsmöglichkeit mit Federvorspannung darstellt, die sich für die Verwendung in dem Einspritzventil eignet.
  • Das teilweise in 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzventil besitzt einen Düsenkörper 10, in dem eine durchgehende Bohrung 11 ausgebildet ist. Ein zweiteiliges Ventilelement 12 ist in der Bohrung 11 verschieblich angeordnet, wobei das Ventilelement 12 einen unteren Teil 13 mit einem Durchmesser umfasst, der im Wesentlichen gleich dem Durchmesser des benachbarten Teils der Bohrung 11 ist und in der dargestellten Ausrichtung benachbart zu seinem unteren Ende einen Bereich 13a mit vergrößertem Durchmesser umfasst, der sich aus der Bohrung 11 heraus erstreckt und an einer äußeren Oberfläche des Düsenkörpers 10 zur Anlage gelangen kann. Der obere Endbereich des Teils 13 besitzt ein außenseitiges Gewinde und befindet sich in Schraub-Eingriff mit einem Teil 14 des Ventilelements 12, der einen Durchmesser aufweist, der im Wesentlichen gleich dem Durchmesser des benachbarten Teils der Bohrung 11 ist. Der Bereich der Bohrung 11, der dem Teil 14 des Ventilelements 12 benachbart ist, besitzt einen Durchmesser, der größer als derjenige des Bereichs der Bohrung 11 ist, der sich benachbart dem Teil 13 des Ventilelements 12 befindet. Zwischen diesen Bereichen der Bohrung 11 ist eine ringförmige Kammer 15 zwischen der Bohrung 11 und dem Ventilelement 12 ausgebildet, wobei die Kammer 15 mit einem Versorgungskanal 16 in Verbindung steht, der während des Betriebs mit einer Quelle für unter hohem Druck stehenden Kraftstoff, beispielsweise der gemeinsamen Druckleitung eines "common rail"-Kraftstoffsystems, verbunden ist, wobei die gemeinsame Druckleitung so angeordnet ist, dass sie mit Hilfe einer geeigneten Hochdruck-Kraftstoffpumpe auf einen geeignet hohen Druck gebracht werden kann.
  • Die Teile 13, 14 des Ventilelements 12 sind mit Bohrungen ausgestattet, die zusammen eine geschlossenendige Bohrung 17 bilden, in der eine Ventilnadel 18 verschieblich angeordnet ist. Die Bohrung 17 steht über einer Mehrzahl von im Teil 13 des Ventilelements 12 ausgebildeten Drillbohrungen 19 mit der ringförmigen Kammer 15 in Verbindung. Die Ventilnadel 18 ist mit Führungsbereichen 18a, 18b ausgestattet, deren Durchmesser im Wesentlichen gleich dem Durchmesser der benachbarten Teile der Bohrung 17 sind und die angeordnet sind, um die Nadel 18 bei ihrer gleitenden Bewegung innerhalb des Ventilelements 12 zu führen. Um sicherzustellen, dass der Fluss von Kraftstoff innerhalb der Bohrung 17 durch den Führungsbereich 18a unbehindert bleibt, ist derjenige Teil der Nadel 18, der den Führungsbereich 18a bildet, in günstiger Weise mit Rillen oder anderen Ausformungen (nicht gezeigt) versehen, die den Fluss von Kraftstoff am Führungsbereich 18a vorbei ermöglichen.
  • Derjenige Teil der Nadel 18, der sich in Nachbarschaft zu dem blinden Ende der Bohrung 17 befindet, besitzt eine kegelförmige Gestalt und ist so angeordnet, dass er an einer benachbart zu dem geschlossenen Ende der Bohrung 17 gebildeten Sitzoberfläche 20 zur Anlage gelangen kann. Eine Anlage der Nadel 18 an der Sitzoberfläche 20 steuert die Zufuhr von Kraftstoff aus der Bohrung 17 an eine Mehrzahl von ersten Auslassöffnungen 21. In der dargestellten Ausführungsform sind die inneren Enden der ersten Öffnungen 21 so angeordnet, dass sie von der Nadel 18 verschlossen werden, wenn die Nadel 18 an der Sitzfläche 20 anliegt. Die Öffnungen 21 können jedoch auf Wunsch auch mit einer Kammer oder einem Blindsack in Verbindung stehen, die/der sich stromabwärts einer Sitzfläche 20 befindet, an der die Nadel 18 zur Anlage kommen kann.
  • Stromaufwärts der Sitzfläche 20 ist der Teil 13 mit einer Mehrzahl von zweiten Auslassöffnungen 22 ausgestattet, wobei sich die zweiten Auslassöffnungen 22 unmittelbar oberhalb des Bereichs mit vergrößertem Durchmesser 13a des Teils 13 nach dessen Außenseite hin öffnen.
  • Der Teil 14 des Ventilelements 12 besitzt einen größeren Durchmesser als derjenige des Teils 13, wobei die Abmessungen dieser Teile des Ventilelements 12 so ausgewählt wurden, dass sichergestellt ist, dass das Aufbringen von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff auf die Kammer 15 und die Bohrung 17 eine vorspannende Kraft auf das Ventilelement 12 aufbringt, die das Ventilelement 12 in Richtung einer Geschlossenstellung vorspannt, wie in 1 dargestellt. In dieser Stellung liegt der Bereich 13a des Teils 13 mit vergrößertem Durchmesser an der unteren Endfläche des Düsenkörpers 10 an, und die zweiten Auslassöffnungen 22 werden vom Düselkörper 10 verschlossen. Es sollte klar sein, dass in dieser Stellung eine Kraftstoffabgabe durch die zweiten Auslassöffnungen 22 nicht möglich ist. Obwohl nicht in 1 dargestellt, wird in günstiger Weise eine geeignete vorspannende Kraft auf das Ventilelement 12 aufgebracht, um sicherzustellen, dass bei Ruhe das Ventilelement 12 seine Geschlossenstellung einnimmt, wobei diese Kraft die Wirkung des unter Druck stehenden Kraftstoffs unterstützt, und um sicherzustellen, dass das Ventilelement 12 seine Geschlossenstellung einnimmt, wenn das Kraftstoffsystem nicht tätig ist und kein unter hohem Druck stehender Kraftstoff auf die Kammer 15 oder die Bohrung 17 aufgebracht wird.
  • Ein geeignetes Betätigungsorgan (in 1 nicht gezeigt) ist dem Einspritzventil zugeordnet, wobei das Betätigungsorgan eine Kraft auf die Nadel 18 aufbringt, wenn keine Einspritzung stattfindet, die die Nadel 18 in Anlage mit der Sitzoberfläche 20 drückt. Es sollte klar sein, dass die Anlage der Nadel 18 an der Sitzoberfläche 20 sicherstellt, dass kein Kraftstoff aus der Bohrung 17 zu den ersten Auslassöffnungen 21 fließen kann. Dies hat zur Folge, dass eine Einspritzung von Kraftstoff durch die ersten Auslassöffnungen 21 nicht stattfindet.
  • In 2 ist gezeigt, dass dann, wenn eine Einspritzung von Kraftstoff durch die zweiten Auslassöffnungen 22 gewünscht ist, die Größe der vom Betätigungsorgan auf die Nadel 18 aufgebrachten Kraft, die die Nadel 18 in der dargestellten Ausrichtigung in Abwärtsrichtung drückt, gesteigert wird. Der Anstieg der auf die Nadel 18 aufgebrachten, nach unten gerichteten Kraft ist ausreichend, um gegen die Wirkung des unter Druck stehenden Kraftstoffs innerhalb der Kammer 15 und der Bohrung 17 und gegen die Wirkung einer möglicherweise vorhandenen Federkraft, die mit dem Ventilelement 12 verbunden ist, eine Bewegung der Nadel 18 und des Ventilelements 12, an dem die Nadel 18 angreift, zu bewirken, was das Ventilelement 12 aus der in 1 dargestellten Geschlossenstellung in eine in 2 gezeigte Offenstellung bewegt. In dieser Stellung tritt keine Einspritzung von Kraftstoff durch die ersten Auslassöffnungen 21 auf, weil die Ventilnadel 18 immer noch in Anlage an ihrer Sitzfläche 20 liegt. Die Bewegung des Ventilelements 12 in Abwärtsrichtung führt jedoch dazu, dass sich die zweiten Auslassöffnungen 22 in Stellungen bewegen, in denen sie nicht länger vom Düsenkörper 10 abgedeckt sind, und es tritt eine Abgabe von Kraftstoff durch die zweiten Auslassöffnungen 22 auf. Es sollte klar sein, dass die Rate oder Menge pro Zeiteinheit, mit der Kraftstoff abgegeben wird, und die anderen Einspritz-Charakteristiken vom auf das Einspritzventil aufgebrachten Kraftstoffdruck und von der Form, Größe, Stellung und Anzahl der zweiten Auslassöffnungen 22 abhängen.
  • Um die Abgabe durch die zweiten Auslassöffnungen 22 zu beenden, wird das Betätigungsorgan in seinen ursprünglichen Zustand zurückgeführt, und das Ventilelement 12 und die Nadel 18 kehren unter der Einwirkung des unter Druck stehenden Kraftstoffs innerhalb der Kammer 15 und der Bohrung 17 und der Einwirkung einer mit dem Ventilelement 12 verbundenen Federkraft, sofern diese vorhanden ist, in die in 1 dargestellten Stellungen zurück.
  • Wie aus 3 zu entnehmen, wird dann, wenn eine Abgabe von Kraftstoff durch die ersten Auslassöffnungen 21 erforderlich ist, das Betätigungsorgan in Betrieb gesetzt, um die Größe der auf die Nadel 18 aufgebrachten, nach unten gerichteten Kraft zu verringern. Dies führt dazu, dass die Wirkung des unter Druck stehenden Kraftstoffs innerhalb der Bohrung 17, der eine die Nadel 18 nach oben drückende Kraft auf die Nadel 18 ausübt, eine nach oben gerichtete Bewegung der Nadel 18 bewirkt. Eine solche Bewegung der Nadel 18 hebt deren unteres Ende weg von der Sitzoberfläche 20, und demzufolge kann Kraftstoff von der Bohrung 17 zur ersten Auslassöffnung 21 fließen. Es sollte klar sein, dass die Rate (Menge pro Zeiteinheit), mit der Kraftstoff unter einem gegebenen Kraftstoffdruck abgegeben wird, und die anderen Einspritz-Charakteristiken von der Anzahl, Größe, Stellung und Gestalt der Auslassöffnungen 21 abhängen.
  • Die Abgabe von Kraftstoff durch die ersten Auslassöffnungen 21 wird beendet, indem das Betätigungsorgan in seinen ursprünglichen Zustand zurückgeführt wird, was sicherstellt, dass die Nadel 18 in die in 1 dargestellte Stellung zurückkehrt.
  • Durch geeignete Auswahl beispielsweise der Größen der ersten Auslassöffnungen 21 und der zweiten Auslassöffnungen 22 können, wie klar sein sollte, andere Kraftstoff-Fließraten oder Spritzformen erzeugt werden, wenn Kraftstoff durch die ersten Auslassöffnungen 21 abgegeben wird, im Vergleich zu denjenigen, wenn Kraftstoff durch die zweiten Auslassöffnungen 22 abgegeben wird, und deshalb können während des Betriebs die Einspritz-Charakteristiken durch Steuern der Bewegungsrichtung der Nadel 18 aus ihrer Ruhestellung heraus gesteuert werden.
  • In einer alternativen Ausführungsform zu der in den 1 bis 3 gezeigten kann die äußere Oberfläche der Ventilnadel 12 so geformt sein, dass sie eine Sitzoberfläche bildet, die an einer entsprechenden, vom Düsenkörper 10 gebildeten Sitzfläche zur Anlage gelangen kann, so dass bei Anlage zwischen den beiden Sitzflächen kein Kraftstoff durch die zweiten Auslassöffnungen 22 in den Motorzylinder oder anderen Verbrennungsraum gelangen kann.
  • 4 stellt eine Betätigungsorgan-Anordnung dar, die für den Gebrauch mit dem Einspritzventil der 1 bis 3 geeignet ist. Obwohl in 4 nicht dargestellt, kann eine Federspann-Anordnung vorgesehen sein, um das Ventilelement 12 in Richtung seiner Geschlossenstellung vorzuspannen und um die Ventilnadel 18 in Anlage mit der Sitzoberfläche 20 vorzuspannen.
  • Die in 4 gezeigte Betätigungsorgan-Anordnung hat die Gestalt eines elektromagnetischen Betätigungsorgans, das ein Paar Kerne 23 mit entsprechenden, ihnen zugeordneten Wicklungen 24 umfasst. Ein Anker 25 ist zwischen den Kernen 23 angeordnet, wobei der Anker 25 auf einem lastübertragenden Element 26 befestigt ist, dessen unteres Ende an dem oberen Ende der Ventilnadel anliegt bzw. anstößt oder an ihm befestigt ist. Das obere Ende des lastübertragenden Elements 26 kann innerhalb einer Bohrung 27 kolbenartig gleiten und bildet zusammen mit der Bohrung 27 eine Kammer 28, die über eine Drillbohrung 29 mit dem Versorgungskanal 16 in Verbindung steht. Dies hat zur Folge, dass das Aufbringen von unter Druck stehendem Kraftstoff auf den Versorgungskanal eine vorspannende Kraft auf das lastübertragende Element 26 aufbringt, die auf die Nadel 18 übertragen wird und damit die Nadel 18 in Anlage mit dem Sitz 20 drückt. Die Abmessungen der Bohrungen 27 und des oberen Teils des lastübertragenden Elements 26 werden in Abhängigkeit vom vorgesehenen Einsatz so gewählt, dass sich die Nadel im Ergebnis im Wesentlichen im Druckausgleich befindet, was die Größe der während des Betriebs aufzubringenden Betätigungsorgan-Kräfte verringert.
  • Während des Betriebs wird, um die Abgabe von Kraftstoff durch die ersten Auslassöffnungen 21 zu bewirken, die dem oberen Kern 23 zugeordnete Wicklung 24 mit Energie beaufschlagt, wodurch der Anker 25 angezogen und eine Kraft auf das lastübertragende Element 26 aufgebracht wird, die gegen die Wirkung des unter Druck stehenden Kraftstoffs innerhalb der Kammer 28 und eine mögliche Federkraft, die die Nadel 18 vorspannt, wirkt und damit die Größe der auf die Nadel 18 aufgebrachten, nach unten wirkenden Kraft verringert und eine Bewegung der Nadel 18 in Aufwärtsrichtung wie voranstehend beschrieben ermöglicht. Wenn (die) Energie von der dem oberen Kern 23 zugeordneten Wicklung 24 genommen wird, bringt die Wirkung des unter Druck stehenden Kraftstoffs innerhalb der Kammer 28 zusammen mit einer möglicherweise die Nadel 18 vorspannenden Federkraft eine Kraft auf die Nadel 18 auf, die die Nadel 18 in ihre ursprüngliche Stellung zurückführt.
  • Wenn Kraftstoff durch die zweiten Auslassöffnungen 22 abgegeben werden soll, wird die mit dem unteren Kern 23 zugeordnete Wicklung 24 mit Energie beaufschlagt, was den Anker 25 anzieht und eine nach unten gerichtete Kraft auf das lastübertragende Element 26 aufbringt. Die Kraft wird auf die Nadel 18 aufgebracht und infolgedessen, dass die Nadel 18 an der Sitzfläche 20 angreift, auf das Ventilelement 12 übertragen, was dazu führt, dass sich das Ventilelement 12 in die in 2 dargestellte Stellung bewegt. Dies hat zur Folge, dass eine Einspritzung von Kraftstoff durch die zweiten Auslassöffnungen 22, aber nicht durch die ersten Auslassöffnungen 21 erfolgt. Um die Einspritzung zu beenden, wird (die) Energie von der dem unteren Kern 23 zugeordneten Wicklung 24 genommen, und das Ventilelement 12 kehrt aufgrund der Einwirkung des unter Druck stehenden Kraftstoffs innerhalb der Kammer 15 und der Bohrung 17 in Verbindung mit einer möglicherweise vorhandenen Federkraft, die mit dem Ventilelement 12 verbunden ist, in die in 1 dargestellte Stellung zurück.
  • 5 zeigt eine alternative Betätigungsorgan-Anordnung. In der Anordnung der 5 ist ein Kolbenelement 30 in demjenigen Teil der Bohrung 17 angeordnet, der vom oberen Teil 14 des Ventilelements 12 gebildet wird. Das Kolbenelement 30, die Bohrung und die Ventilnadel 18 bilden beziehungsweise begrenzen zusammen eine Kammer 31, zu der Kraftstoff in beschränkter Menge aus der Bohrung 17 fließen kann, und zwar zwischen dem Führungsbereich 18b der Nadel 18 und der Wand der Bohrung 17 hindurch. Das Kolbenelement 30 ist an einem piezoelektrischen Betätigungsorgan-Stapel 32 befestigt, dessen Beaufschlagung mit Energie durch eine geeignete elektronische Steueranordnung gesteuert wird.
  • Wenn keine Abgabe von Kraftstoff erfolgen soll, wird der Stapel 32 auf ein mittleres Niveau mit Energie beaufschlagt und das Ventilelement 12 und die Nadel 18 nehmen die in 1 dargestellte Stellung ein. Um eine Abgabe von Kraftstoff durch die ersten Auslassöffnungen 21 zu bewirken, wird das Energieniveau des Stapels 32 verändert, um eine Verringerung seiner axialen Länge zu bewirken. Dies hat zur Folge, dass sich der Kolben 30 nach oben bewegt, was den Kraftstoffdruck innerhalb der Kammer 31 verringert, und es wird ein Punkt erreicht, jenseits dessen der Kraftstoffdruck innerhalb der Bohrung 17, der auf die Nadel 18 einwirkt, ausreicht, um die Wirkung des Kraftstoffdrucks innerhalb der Kammer 31 und eine möglicherweise vorhandene Federkraft zu überkompensieren, worauf sich die Nadel 18 von der Sitzfläche 20 abhebt und die Abgabe von Kraftstoff durch die ersten Auslassöffnungen 21 erfolgt, wie in 3 dargestellt. Um die Einspritzung zu beenden, wird das Betätigungsorgan 32 auf sein ursprüngliches energetisches Niveau zurückgeführt, was die Kammer 31 wiederum unter Druck setzt und die Nadel 18 in die in 1 dargestellte Stellung zurückführt.
  • Um die Abgabe von Kraftstoff durch die zweiten Auslassöffnungen 22 zu bewirken, wird das energetische Niveau des Stapels 32 so geändert, dass sich die axiale Länge des Stapels 32 erhöht, was bewirkt, dass sich der Kolben 30 nach unten bewegt und der Kraftstoffdruck innerhalb der Kammer 31 ansteigt. Das hat zur Folge, dass die Größe der auf die Nadel 18 einwirkenden, nach unten gerichteten Kraft ansteigt, wobei die nach unten gerichtete Kraft auf das Ventilelement 12 übertragen wird, und es wird ein Punkt erreicht, jenseits dessen sich das Ventilelement 12 nach unten in die in den 2 und 5 dargestellte Stellung bewegt. Um die Einspritzung zu beenden, wird der Stapel 22 in seinen ursprünglichen energetischen Zustand zurückgeführt, was es ermöglicht, dass der Kraftstoffdruck innerhalb der Kammer 31 absinkt, und dies hat zur Folge, dass die Nadel 18 und das Ventilelement 12 in die in 1 gezeigte Stellung zurückkehren.
  • Das Vorsehen der Kammer 31 ist vorteilhaft im Vergleich zu einer Anordnung, in der die Nadel 18 direkt an den Stapel 32 gekoppelt ist, weil eine Kraftstoff-Leckage zu oder aus der Kammer 31 in beschränkter Menge eine thermische Expansion des Stapels 32, unter Last erfolgendes Kriechen (Wandern) oder eine elastische Bewegung infolge von Veränderungen beim auf das Einspritzventil aufgebrachten Kraftstoffdruck kompensiert.
  • Anstelle der Bereitstellung eines Betätigungsorgans, das ein mittleres Energieniveau einnimmt, wenn keine Einspritzung erfolgt, könnte ein Betätigungsorgan des Typs eingesetzt werden, bei dem durch Aufbringen einer negativen Spannung eine Betätigung in umgekehrter Richtung möglich ist.
  • Es sollte klar sein, dass andere Betätigungsorgan-Typen eingesetzt werden können und dass sich die Erfindung auf die Verwendung solcher Betätigungsorgane zusammen mit dem voranstehend beschriebenen Einspritzventil erstreckt.
  • Obwohl die mit einer Feder bewirkte Vorspannung des Ventilelements 12 und der Nadel 18 weder in der Ausgestaltung der 4 noch in derjenigen der 5 dargestellt ist, sollte klar sein, dass eine solche Feder-Vorspannung vorteilhaft ist, weil dann, wenn kein unter Druck stehender Kraftstoff auf das Einspritzventil aufgebracht wird, die Federspannung die Ventilnadel 18 und das Ventilelement 12 in den in 1 dargestellten Stellungen hält. 6 erläutert diagrammatisch eine geeignete Federspann-Anordnung für die Ventilnadel 18 und das Ventilelement 12. Wie in 6 dargestellt, ist eine erste Feder 33 vorgesehen, die eine nach oben gerichtete vorspannende Kraft auf das Ventilelement 12 aufbringt und damit das Ventilelement 12 in Richtung der in 1 gezeigten geschlossenen Stellung drückt. Eine zweite Feder 34 bringt eine nach unten gerichtete Vorspannkraft auf die Nadel 18 auf, die die Nadel 18 in Anlage mit der Sitzfläche 20 drückt, wie in 1 dargestellt. Die Anordnung der Federn zum Erreichen des Aufbringens solcher Vorspannkräfte muss nicht so sein wie in 6 dargestellt. Beispielsweise kann dann, wenn ein lastübertragendes Element 26, wie in 4 dargestellt, vorgesehen ist, die zweite Feder 34 auf das lastübertragende Element 26 anstatt direkt auf die Nadel 18 einwirken.

Claims (7)

  1. Kraftstoffeinspritzventil, umfassend einen Düsenkörper (10), der eine Bohrung (11) begrenzt, ein sich nach außen öffnendes Ventilelement (12), das in der Bohrung (11) verschieblich angeordnet ist, wobei im Ventilelement (12) eine geschlossenendige Bohrung (17) ausgebildet ist, innerhalb der eine sich nach innen öffnende Ventilnadel (18) gleiten kann, wobei die Ventilnadel (18) an einem Sitz (20) zur Anlage gebracht werden kann, um den Fluss von Kraftstoff in Richtung einer ersten, im Ventilelement (12) vorhandenen Auslassöffnung (21) zu steuern, und eine zweite, im Ventilelement (12) vorhandene Auslassöffnung (22), wobei sich die zweite Auslassöffnung (22) in fortwährender Verbindung mit einem Teil der geschlossenendigen Bohrung (17) stromaufwärts des Sitzes (20) befindet und derart angeordnet ist, dass bei Geschlossenstellung des Ventilelements (12) die zweite Auslassöffnung (22) vom Düsenkörper (10) verschlossen wird, während eine nach außen gerichtete Bewegung des Ventilelements (12) in eine Offenstellung die Abgabe von Kraftstoff durch die zweite Auslassöffnung (22) ermöglicht.
  2. Kraftstoffeinspritzventil wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei die Ventilnadel (18) so angeordnet ist, dass eine durch sie erfolgende, nach innen gerichtete Bewegung weg vom Sitz (20) die Abgabe von Kraftstoff durch die erste Auslassöffnung (21) ermöglicht.
  3. Kraftstoffeinspritzventil wie in Anspruch 1 oder Anspruch 2 beansprucht, mit einer Mehrzahl von geeignet angeordneten ersten Auslassöffnungen (21) und einer Mehrzahl von geeignet angeordneten zweiten Auslassöffnungen (22).
  4. Kraftstoffeinspritzventil wie in einem der Ansprüche 1 bis 3 beansprucht, worin eine Kraft zur Bewegung des Ventilelementes (12) durch die Ventilnadel (18) übertragbar ist.
  5. Kraftstoffeinspritzventil wie in Anspruch 4 beansprucht, worin eine Betätigungseinrichtung (23, 24; 32) mit der Ventilnadel (18) verbunden ist, um es möglich zu machen, dass die Bewegung der Ventilnadel (18) in eine Richtung die Abgabe von Kraftstoff durch die erste Auslassöffnung (21) gestattet und in eine entgegengesetzte Richtung zu einer Bewegung der Ventilnadel (18) und des Ventilelements (12) führt, was es ermöglicht, dass Kraftstoff durch die zweite Auslassöffnung (22) abgegeben wird.
  6. Kraftstoffeinspritzventil wie in Anspruch 5 beansprucht, worin die Betätigungseinrichtung (23, 24; 32) in zwei Richtungen wirkt.
  7. Kraftstoffeinspritzventil wie in einem der voranstehenden Ansprüche beansprucht, worin die äußere Oberfläche der Ventilnadel (12) eine solche Form besitzt, dass sie eine Sitzfläche bildet, die mit einer entsprechenden, vom Düsenkörper (10) gebildeten Sitzfläche in Anlage gebracht werden kann, wobei die Anlage zwischen den genannten Sitzflächen im Betrieb bewirkt, dass die zweite Auslassöffnung (22) verschlossen wird, um die Abgabe von Kraftstoff durch die zweite Auslassöffnung (22) zu verhindern.
DE60020182T 1999-03-09 2000-03-09 Kraftstoffeinspritzventil Expired - Fee Related DE60020182T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB9905231.8A GB9905231D0 (en) 1999-03-09 1999-03-09 Fuel injector
GB9905231 1999-03-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60020182D1 DE60020182D1 (de) 2005-06-23
DE60020182T2 true DE60020182T2 (de) 2006-02-02

Family

ID=10849141

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60020182T Expired - Fee Related DE60020182T2 (de) 1999-03-09 2000-03-09 Kraftstoffeinspritzventil

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6279840B1 (de)
EP (1) EP1035322B1 (de)
DE (1) DE60020182T2 (de)
GB (1) GB9905231D0 (de)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19916485C2 (de) * 1999-04-13 2001-10-31 Daimler Chrysler Ag Verfahren zum Betrieb einer Hubkolbenbrennkraftmaschine
GB9922408D0 (en) * 1999-09-23 1999-11-24 Lucas Ind Plc Fuel injector
GB9923823D0 (en) 1999-10-09 1999-12-08 Lucas Industries Ltd Fuel injector
ES2280318T3 (es) 2000-07-18 2007-09-16 Delphi Technologies, Inc. Inyector de combustible.
GB0021296D0 (en) * 2000-08-30 2000-10-18 Ricardo Consulting Eng A dual mode fuel injector
GB0107575D0 (en) * 2001-03-27 2001-05-16 Delphi Tech Inc Control valve arrangement
US6601566B2 (en) 2001-07-11 2003-08-05 Caterpillar Inc Fuel injector with directly controlled dual concentric check and engine using same
DE10141678A1 (de) * 2001-08-25 2003-05-08 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
US6725838B2 (en) 2001-10-09 2004-04-27 Caterpillar Inc Fuel injector having dual mode capabilities and engine using same
US7252249B2 (en) * 2002-02-22 2007-08-07 Delphi Technologies, Inc. Solenoid-type fuel injector assembly having stabilized ferritic stainless steel components
US6945475B2 (en) 2002-12-05 2005-09-20 Caterpillar Inc Dual mode fuel injection system and fuel injector for same
DE10300045A1 (de) * 2003-01-03 2004-07-15 Robert Bosch Gmbh Nach innen öffnende Variodüse
US6843434B2 (en) * 2003-02-28 2005-01-18 Caterpillar Inc Dual mode fuel injector with one piece needle valve member
DE10312586A1 (de) * 2003-03-21 2004-09-30 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
DE102004031790A1 (de) * 2004-07-01 2006-01-26 Robert Bosch Gmbh Common-Rail-Injektor
FR2881185A1 (fr) * 2005-01-26 2006-07-28 Magneti Marelli Motopropulsion Injecteur de carburant et moteur comprenant un tel injecteur
WO2006091429A1 (en) * 2005-02-22 2006-08-31 Siemens Vdo Automotive Corporation Common rail injector with active needle closing device
DE112006000809T5 (de) * 2005-04-06 2008-02-07 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Doppelreihenclusterkonfiguration mit Injektoren für reduzierte Russemissionen
DE102005046665A1 (de) * 2005-09-29 2007-04-05 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
JP5155198B2 (ja) * 2006-03-10 2013-02-27 ボルボ ラストバグナー アーベー 燃料噴射装置
US7690588B2 (en) * 2007-07-31 2010-04-06 Caterpillar Inc. Fuel injector nozzle with flow restricting device
DE102009003219A1 (de) * 2009-05-19 2010-11-25 Robert Bosch Gmbh Aktiv schließendes Magnetventil für Magnetinjektoren
US9062642B2 (en) * 2010-03-23 2015-06-23 Cummins Inc. Fuel injector with variable spray
US9920674B2 (en) 2014-01-09 2018-03-20 Cummins Inc. Variable spray angle injector arrangement
DE102015218257A1 (de) * 2015-09-23 2017-03-23 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Dosieren von Kraftstoffen
NL1041770B1 (en) * 2016-03-18 2017-10-03 Cereus Tech B V Improved fuel injection devices.

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1333541A (en) * 1916-10-09 1920-03-09 Samuel P Cowardin Fuel-injector for internal-combustion engines
US3339848A (en) * 1965-10-20 1967-09-05 Int Harvester Co Fuel injection nozzle
US4020803A (en) * 1975-10-30 1977-05-03 The Bendix Corporation Combined fuel injection and intake valve for electronic fuel injection engine systems
DE3266767D1 (en) * 1981-05-20 1985-11-14 Bosch Gmbh Robert Fuel injection nozzle for internal-combustion engines
DE3236046C2 (de) * 1982-09-29 1986-03-20 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen
JPS6036772A (ja) * 1983-08-10 1985-02-25 Diesel Kiki Co Ltd 燃料噴射弁
DE3429471A1 (de) * 1984-08-10 1986-02-13 L'Orange GmbH, 7000 Stuttgart Kraftstoffeinspritzvorrichtung fuer eine brennkraftmaschine
GB2172652B (en) * 1985-03-19 1988-08-24 Henry Edwin Woodward A fuel injector for compression ignition engines
JPH04140468A (ja) * 1990-09-29 1992-05-14 Mazda Motor Corp 燃料噴射ノズル
DE4340305C2 (de) * 1993-11-26 1998-02-19 Daimler Benz Ag Kraftstoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine
US5458292A (en) * 1994-05-16 1995-10-17 General Electric Company Two-stage fuel injection nozzle
JPH08277765A (ja) * 1995-04-05 1996-10-22 Zexel Corp 燃料噴射ノズル
DE19701288C2 (de) * 1997-01-16 1999-10-14 Daimler Benz Ag Ventil zur dosierten Abgabe von Fluiden
US5899389A (en) * 1997-06-02 1999-05-04 Cummins Engine Company, Inc. Two stage fuel injector nozzle assembly

Also Published As

Publication number Publication date
GB9905231D0 (en) 1999-04-28
EP1035322A3 (de) 2001-10-17
US6279840B1 (en) 2001-08-28
EP1035322A2 (de) 2000-09-13
DE60020182D1 (de) 2005-06-23
EP1035322B1 (de) 2005-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60020182T2 (de) Kraftstoffeinspritzventil
DE60020273T2 (de) Brennstoffeinspritzventil
DE69918902T2 (de) Brennstoffinjektor
DE60126380T2 (de) Kraftstoffeinspritzventil
DE19616812B4 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung
DE69913276T2 (de) Kraftstoffeinspritzventil
DE69721624T2 (de) Einspritzdüse
DE69922087T2 (de) Brennstoffeinspritzdüse
DE69636585T2 (de) Kraftstoffeinspritzdüse
EP1654456B1 (de) Kraftstoff-einspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine
DE102005057526A1 (de) Steuerventil und Kraftstoffeinspritzventil mit diesem
DE2219452A1 (de) Geregeltes Kraftstoffdruckventil
DE3914876A1 (de) Kraftstoffinjektor
DE102004061800A1 (de) Injektor eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine
DE60034722T2 (de) Kraftstoffeinspritzanordnung
DE102005026514A1 (de) Einspritzdüse
DE2910441A1 (de) Elektromagnetische kraftstoffeinspritzeinrichtung
DE4228364A1 (de) Kraftstoffeinspritzduese
DE60107794T2 (de) Kraftstoffeinspritzsystem
DE19823937B4 (de) Servoventil für Kraftstoffeinspritzventil
DE102007000095B4 (de) Kraftstoffeinspritzelement
DE69923899T2 (de) Brennstoffeinspritzventil
WO2007000371A1 (de) Injektor mit zuschaltbarem druckübersetzer
WO1999018349A1 (de) Direktgesteuertes einspritzventil, insbesondere kraftstoffeinspritzventil
DE2608937A1 (de) Einspritzduese

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee