EP0783625A1 - Injection valve - Google Patents

Injection valve

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Publication number
EP0783625A1
EP0783625A1 EP95931910A EP95931910A EP0783625A1 EP 0783625 A1 EP0783625 A1 EP 0783625A1 EP 95931910 A EP95931910 A EP 95931910A EP 95931910 A EP95931910 A EP 95931910A EP 0783625 A1 EP0783625 A1 EP 0783625A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
injection
needle
pressure
driver
spring
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP95931910A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wendelin KLÜGL
Detlev SCHÖPPE
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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 Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0783625A1 publication Critical patent/EP0783625A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02—Fuel-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
    • F02M45/04—Fuel-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
    • F02M45/08—Injectors peculiar thereto
    • F02M45/083—Having two or more closing springs acting on injection-valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other 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
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other 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
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0045—Three-way valves

Definitions

  • the invention relates to an injection valve according to the preamble of claim 1.
  • Such a valve is known, for example, from US Pat. No. 4,258,674.
  • a valve is shown in FIG. 2, in which a compression spring is arranged in a space behind the injection needle, so that when injection is to be carried out, the injection needle is pressed against the force of the compression spring.
  • Appropriate dimensioning of the compression spring allows the injection course to be shaped within certain limits, in particular delayed.
  • the injection process In order to improve the engine values of internal combustion engines, in particular the exhaust gas values, it is desirable for the injection process to be malleable. In other words, when an injection valve is actuated, the
  • Injection does not occur abruptly, but have a desired injection profile adapted to the internal combustion engine.
  • valves in particular for diesel internal combustion engines, should be designed such that pre-injection before the main injection is possible in order to further improve the exhaust gas behavior.
  • a first and a second compression spring come into effect, through which the Control the opening process of the injection needle.
  • the spring forces can also be adjusted by means of adjusting disks which can be inserted into the spring spaces, so that the injection course can be shaped to a large extent by the invention.
  • a pre-injection can be achieved if only the first compression spring comes into effect during a pre-injection, while in the case of a main injection both compression springs form the course of the injection.
  • the injection valve shown in the figure consists of an elongated housing 1, on whose lower end a union nut 2 is screwed on. With this union nut 2, an intermediate washer 4 and an injection nozzle housing 3, in which the
  • Injection needle 5 is held. Both the intermediate disk 4 and the injection nozzle housing 3 have a central bore in which the injection needle 5 can be displaced axially. In the state shown, the injection needle 5 lies at one end on an annular nozzle seat 6, so that the nozzle holes 7, 8 arranged in this area are not supplied with fuel.
  • a pressure pin 9 which runs in the longitudinal axis of the housing 1 and bears against a guide part 10, engages the lower end of the injection needle 5.
  • This guide part acts on a first spring 11, which rests on a first adjusting disk 39, and further on a plunger 12 of a locking bolt 13, which is connected to a valve chamber 15 via a bore 14.
  • a valve needle 16 provided with two seat surfaces, which in turn is connected to a bolt 17 which is in the upper part of the housing 1 is guided and is connected to a magnet armature 18 which is arranged in a magnet armature space 19.
  • a return spring 20 acts on the magnet armature 18 and is guided in a magnet coil 21, the electrical connections 22, 23 of which are guided to the outside.
  • a further second spring 25 is arranged in a further recess 24, which surrounds the pressure pin 9 and rests on one side against an adjusting disk 26.
  • the second spring 25 rests on a spring contact disk 27, on which a driver 28 acts, which is axially displaceably mounted in the intermediate disk 4.
  • the driver 28 has an annular extension 29 which bears against the injection housing 3.
  • the opposite side of the driver 28 bears against the spring contact disk 27.
  • the pressure pin 9 is passed axially through the spring contact disk 27 as well as through the driver 28.
  • the driver 28 has a recess in the area of its annular projection 29, which forms a first annular gap 30 for a first stroke. Furthermore, a second annular gap 31 is formed between the intermediate disk 4 and the driver 28 for a second stroke.
  • the injection needle 5 is designed so that it rests on the pressure pin in the region of the first annular gap.
  • the fuel is fed into the valve chamber 15 via an inlet channel 32.
  • a channel 33 is also provided, via which the fuel is guided to a shoulder 34 of the injection needle 5.
  • a return 35 for the fuel supplied via the inlet channel 32 which is connected via a throttle bore 36 to the lower seat of the valve needle 16.
  • the return 35 is further connected via a channel 37 to the magnet armature chamber 19 and to a spring chamber 38 in which the first spring 11 is arranged.
  • Injection is initiated by energizing solenoid 21.
  • the magnet coil 21 When the magnet coil 21 is energized, the magnet armature 18 is attracted, as a result of which the valve needle 16 is moved upward into its upper seat via the bolt 17. This closes the fuel inlet connection for the valve chamber 15 and the lower seat is free, so that the space behind the closing piston 13 is connected to the return 35 via the bore 14 and 36.
  • the area of the return has only a very low pressure. Since the high pressure of the fuel continues to be applied via the channel 33 to the annular shoulder 34 of the injection needle 5, a pressure imbalance arises, as a result of which the injection needle 5 is displaced upwards and the nozzle seat of the injection needle 5 is released for injection.
  • the opening process takes place in two stages.
  • a first stage the injection needle 5 rests on the end face of the pressure pin 9 and moves it upward against the force of the first spring 11. This process is continued until the end face of the injection needle 5 is at the bottom of the annular extension 29 of the driver 28 after overcoming the first
  • Annular gap 30 comes to the plant. With a further upward movement, the driver 28 is now also moved upward. shifted against the force of the second spring 25 until a second annular gap 31 is overcome and the driver 28 comes to rest with a shoulder on the fixed intermediate disk 4. At this point in time, the nozzle seat 6 is fully open.
  • the course of the injection can be shaped, i.e. the opening process of the injection needle 5 is decisive for the time course of the injection quantity of the fuel.
  • the lifting of the injection needle 5 can be slowed down by designing the throttle bore 36 accordingly, which is desirable for a softer injection at the start of injection. Since the throttle bore 36 is arranged behind the lower valve seat of the valve needle 16, the opening process of the injection needle 5 can be slowed down, but the closing process can take place quickly if the bore 14, which forms the inlet to the closing piston 13, is dimensioned sufficiently large.
  • the opening process of the injection needle can be shaped with the springs 11 and 25.
  • the injection needle 5 moves against the force of the first spring 11, the pressure pin 9 pressing on the guide part 10 until the end face of the injection needle 5 comes to rest on the bottom of the annular extension 29 of the driver 28.
  • the biasing force of the first spring 11 can be fixed by a first shim 39.
  • the second spring 25 also has an adjustable pretensioning force, which can be fixed via a further adjusting disk 26. After the end of the first injection phase, the driver 28 is now also moved upward, specifically against the force of the second spring 25, until the driver 28 comes to rest with its flange on the intermediate disk 4. O 96/10129
  • the two springs 11 and 25 support the closing process of the injection needle 5 when the energization of the solenoid coil 21 is ended and the return line 36 is thus closed.
  • the spring forces of the springs 11 and 25 can be designed such that only the stroke of the first opening phase is largely used for a pre-injection quantity. Furthermore, the springs form an additional security with which the injection needle can be brought into its closed position if the high pressure of the fuel should decrease due to any occurrence.

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Abstract

The invention concerns an injection valve comprising a high-pressure feed (32), a low-pressure return (35), a valve needle (16), an injection needle (5) and a spring arrangement which pretensions the injection needle (5) in the direction of its nozzle seat. The construction of the valve is such that the injection sequence is adaptable. To this end, the spring arrangement is formed by two pressure springs (25, 11) which are arranged in succession and can be controlled in succession via a drive arrangement (28). The invention can be used in internal combustion engines.

Description

Beschreibungdescription
EinspritzventilInjector
Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil nach dem Oberbe¬ griff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an injection valve according to the preamble of claim 1.
Ein derartiges Ventil ist beispielsweise durch die US-PS 4 258 674 bekannt. Hier ist insbesondere in Figur 2 ein Ventil dargestellt, bei dem in einem Raum hinter der Ein- spritznadel eine Druckfeder angeordnet ist, so daß, wenn eingespritzt werden soll, die Einspritznadel entgegen der Kraft der Druckfeder gedrückt wird. Durch geeignete Dimen¬ sionierung der Druckfeder kann damit der Einspritzverlauf in gewissen Grenzen geformt, insbesondere verzögert werden.Such a valve is known, for example, from US Pat. No. 4,258,674. Here, in particular, a valve is shown in FIG. 2, in which a compression spring is arranged in a space behind the injection needle, so that when injection is to be carried out, the injection needle is pressed against the force of the compression spring. Appropriate dimensioning of the compression spring allows the injection course to be shaped within certain limits, in particular delayed.
Um die motorischen Werte von Brennkraftmaschinen, insbeson¬ dere die Abgaswerte zu verbessern, ist es wünschenswert, daß der Einspritzvorgang formbar ist. In anderen Worten ausge- drückt soll bei einer Ansteuerung eines Einspritzventils dieIn order to improve the engine values of internal combustion engines, in particular the exhaust gas values, it is desirable for the injection process to be malleable. In other words, when an injection valve is actuated, the
Einspritzung nicht schlagartig erfolgen, sondern angepaßt an die Brennkraftmaschine einen gewünschten Einspritzverlauf aufweisen. Weiter sollen derartige Ventile, insbesondere für Diesel-Brennkraftmaschinen, so ausgebildet sein, daß damit eine Voreinspritzung vor der Haupteinspritzung möglich ist, um das Abgasverhalten weiter verbessern zu können.Injection does not occur abruptly, but have a desired injection profile adapted to the internal combustion engine. Furthermore, such valves, in particular for diesel internal combustion engines, should be designed such that pre-injection before the main injection is possible in order to further improve the exhaust gas behavior.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ein¬ spritzventil derart auszubilden, daß sich damit eine zufrie- dene Formung des Einspritzverlaufs erzielen laßt.It is therefore an object of the present invention to design an injection valve in such a way that a satisfactory shaping of the injection course can be achieved.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprü¬ chen gekennzeichnet.The object of the invention is solved by claim 1. Advantageous further developments are characterized in the subclaims.
Je nach dem gewünschten Einspritzverlauf kommt demnach eine erste und zweite Druckfeder zur Wirkung, durch die sich der Öffnungsvorgang der Einspritznadel steuern läßt. Zusätzlich zu einer geeigneten Dimensionierung der Federn können die Federkräfte noch durch in die Federräume einlegbare Einstell- Scheiben eingestellt werden, so daß durch die Erfindung eine Formung des Einspritzverlaufs in einem breiten Umfang erziel- bar ist.Depending on the desired course of injection, a first and a second compression spring come into effect, through which the Control the opening process of the injection needle. In addition to a suitable dimensioning of the springs, the spring forces can also be adjusted by means of adjusting disks which can be inserted into the spring spaces, so that the injection course can be shaped to a large extent by the invention.
Insbesondere läßt sich eine Voreinspritzung dadurch erzielen, wenn bei einer Voreinspritzung nur die erste Druckfeder zur Wirkung kommt, während bei einer Haupteinspritzung beide Druckfedern den Einspritzverlauf formen.In particular, a pre-injection can be achieved if only the first compression spring comes into effect during a pre-injection, while in the case of a main injection both compression springs form the course of the injection.
Die Erfindung sei nun anhand einer Abbildung näher erläutert, die ein Einspritzventil im Querschnitt zeigt.The invention will now be explained in more detail with reference to an illustration which shows an injection valve in cross section.
Das in der Abbildung gezeigte Einspritzventil besteht aus einem langgestreckten Gehäuse 1, auf dessem unteren Ende eine Überwurfmutter 2 aufgeschraubt ist. Mit dieser Überwurfmutter 2 wird vom unteren Ende des Gehäuses 1 aus eine Zwischen- scheibe 4 und ein Einspritzdüsengehäuse 3, in welchem dieThe injection valve shown in the figure consists of an elongated housing 1, on whose lower end a union nut 2 is screwed on. With this union nut 2, an intermediate washer 4 and an injection nozzle housing 3, in which the
Einspritznadel 5 geführt ist, gehalten. Sowohl die Zwischen¬ scheibe 4 als auch das Einspritzdüsengehäuse 3 weisen eine Mittelbohrung auf, in der die Einspritznadel 5 axial ver¬ schiebbar ist. An ihrem eine Ende liegt im gezeigten Zustand die Einspritznadel 5 an einem ringförmigen Düsensitz 6 an, so daß die in diesem Bereich angeordneten Düsenlöcher 7,8 nicht mit Kraftstoff versorgt werden.Injection needle 5 is held. Both the intermediate disk 4 and the injection nozzle housing 3 have a central bore in which the injection needle 5 can be displaced axially. In the state shown, the injection needle 5 lies at one end on an annular nozzle seat 6, so that the nozzle holes 7, 8 arranged in this area are not supplied with fuel.
An das untere Ende der Einspritznadel 5 greift ein Druckbol- zen 9 an, der in der Längsachse des Gehäuses 1 verläuft und an einem Führungsteil 10 anliegt. Dieses Führungsteil wirkt auf eine erste Feder 11, die an einer ersten Einstellscheibe 39 anliegt, und weiter auf einen Stempel 12 eines Schließbol¬ zens 13, der über eine Bohrung 14 mit einem Ventilraum 15 in Verbindung steht. In diesem Ventilraum 15 befindet sich eine mit zwei Sitzflächen versehene Ventilnadel 16, die wiederum mit einem Bolzen 17 in Verbindung steht, der im oberen Teil des Gehäuses 1 geführt ist und mit einem Magnetanker 18 verbunden ist, der in einem Magnetankerraum 19 angeordnet ist. Auf den Magnetanker 18 wirkt eine Rückstellfeder 20, die in einer Magnetspule 21 geführt ist, deren elektrische An- Schlüsse 22, 23 nach außen geführt sind.A pressure pin 9, which runs in the longitudinal axis of the housing 1 and bears against a guide part 10, engages the lower end of the injection needle 5. This guide part acts on a first spring 11, which rests on a first adjusting disk 39, and further on a plunger 12 of a locking bolt 13, which is connected to a valve chamber 15 via a bore 14. In this valve chamber 15 there is a valve needle 16 provided with two seat surfaces, which in turn is connected to a bolt 17 which is in the upper part of the housing 1 is guided and is connected to a magnet armature 18 which is arranged in a magnet armature space 19. A return spring 20 acts on the magnet armature 18 and is guided in a magnet coil 21, the electrical connections 22, 23 of which are guided to the outside.
Im Gehäuse 1 ist in einer weiteren Ausnehmung 24 eine weitere zweite Feder 25 angeordnet, die den Druckbolzen 9 umgibt und auf einer Seite an einer Einstellscheibe 26 anliegt. An der der Einspritznadel 5 zugewandten Seite liegt die zweite Feder 25 an einer Federanlagescheibe 27 an, auf die ein Mitnehmer 28 einwirkt, der in der Zwischenscheibe 4 axail verschiebbar gelagert ist. Der Mitnehmer 28 weist einen ringförmigen Ansatz 29 auf, der am Einspritzgehäuse 3 anliegt. Die abge- wandte Seite des Mitnehmers 28 liegt an der Federanlageschei¬ be 27 an. Durch die Federanlagescheibe 27 wie auch durch den Mitnehmer 28 ist axial der Druckbolzen 9 hindurchgeführt.In the housing 1, a further second spring 25 is arranged in a further recess 24, which surrounds the pressure pin 9 and rests on one side against an adjusting disk 26. On the side facing the injection needle 5, the second spring 25 rests on a spring contact disk 27, on which a driver 28 acts, which is axially displaceably mounted in the intermediate disk 4. The driver 28 has an annular extension 29 which bears against the injection housing 3. The opposite side of the driver 28 bears against the spring contact disk 27. The pressure pin 9 is passed axially through the spring contact disk 27 as well as through the driver 28.
Der Mitnehmer 28 weist im Bereich seines ringförmigen Ansat- zes 29 eine Aussparung auf, die einen ersten Ringspalt 30 für einen ersten Hubweg bildet. Weiter ist zwischen der Zwischen¬ scheibe 4 und dem Mitnehmer 28 ein zweiter Ringspalt 31 für einen zweiten Hubweg gebildet. Die Einspritznadel 5 ist so ausgebildet, daß diese im Bereich des ersten Ringspaltes am Druckbolzen anliegt.The driver 28 has a recess in the area of its annular projection 29, which forms a first annular gap 30 for a first stroke. Furthermore, a second annular gap 31 is formed between the intermediate disk 4 and the driver 28 for a second stroke. The injection needle 5 is designed so that it rests on the pressure pin in the region of the first annular gap.
Der Kraftstoff wird über einen Zulaufkanal 32 in den Ventil¬ raum 15 geführt. Weiter ist ein Kanal 33 vorgesehen, über den der Kraftstoff an eine Schulter 34 der Einspritznadel 5 geführt ist.The fuel is fed into the valve chamber 15 via an inlet channel 32. A channel 33 is also provided, via which the fuel is guided to a shoulder 34 of the injection needle 5.
Es ist weiter ein Rücklauf 35 für den über den Zulaufkanal 32 zugeführten Kraftstoff vorgesehen, der über eine Drosselboh¬ rung 36 mit dem unteren Sitz der Ventilnadel 16 in Verbindung steht. Der Rücklauf 35 steht weiter über einen Kanal 37 mit dem Magnetankerraum 19 sowie mit einem Federraum 38 in Ver¬ bindung, in welchem die erste Feder 11 angeordnet ist. Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:There is also a return 35 for the fuel supplied via the inlet channel 32, which is connected via a throttle bore 36 to the lower seat of the valve needle 16. The return 35 is further connected via a channel 37 to the magnet armature chamber 19 and to a spring chamber 38 in which the first spring 11 is arranged. The device works as follows:
Im gezeigten Zustand liegt der untere Teil der Ventilnadel 16 auf seinem unteren Sitz, wodurch die Drosselbohrung 36 zum Rücklauf 35 verschlossen ist. Der unter Hochdruck stehende Kraftstoff liegt somit im Ventilraum 15 sowie über den Kanal 33 an der ringförmigen Schulter 34 der Einspritznadel 5 an. Es herrschen somit ausgeglichene Druckverhältnisse, so daß die Einspritznadel 5 auf dem Düsensitz 6 anliegt und damit keine Einspritzung erfolgt. Unterstützt wird dieser Zustand durch die Kraft der ersten Feder 11 sowie die Kraft der zweiten Feder 25.In the state shown, the lower part of the valve needle 16 lies on its lower seat, as a result of which the throttle bore 36 is closed to the return 35. The high-pressure fuel is thus in the valve chamber 15 and via the channel 33 on the annular shoulder 34 of the injection needle 5. There are therefore balanced pressure conditions, so that the injection needle 5 rests on the nozzle seat 6 and thus there is no injection. This state is supported by the force of the first spring 11 and the force of the second spring 25.
Die Einspritzung wird durch Erregung der Magnetspule 21 eingeleitet. Bei einer Erregung der Magnetspule 21 wird der Magnetanker 18 angezogen, wodurch die Ventilnadel 16 über den Bolzen 17 nach oben auf ihren oberen Sitz bewegt wird. Damit wird der Kraftstoffzulaufanschluß für den Ventilraum 15 verschlossen und der untere Sitz frei, so daß der Raum hinter dem Schließkolben 13 über die Bohrung 14 und 36 mit dem Rücklauf 35 verbunden wird. Der Bereich des Rücklaufs weist nur einen sehr geringen Druck auf. Da der hohe Druck des Kraftstoffs weiter über den Kanal 33 an der ringförmigen Schulter 34 der Einspritznadel 5 anliegt, entsteht ein Druck¬ ungleichgewicht, wodurch die Einspritznadel 5 nach oben verschoben wird und den Düsensitz der Einspritznadel 5 für eine Einspritzung freigibt.Injection is initiated by energizing solenoid 21. When the magnet coil 21 is energized, the magnet armature 18 is attracted, as a result of which the valve needle 16 is moved upward into its upper seat via the bolt 17. This closes the fuel inlet connection for the valve chamber 15 and the lower seat is free, so that the space behind the closing piston 13 is connected to the return 35 via the bore 14 and 36. The area of the return has only a very low pressure. Since the high pressure of the fuel continues to be applied via the channel 33 to the annular shoulder 34 of the injection needle 5, a pressure imbalance arises, as a result of which the injection needle 5 is displaced upwards and the nozzle seat of the injection needle 5 is released for injection.
Der Öffnungsvorgang läuft in zwei Stufen ab. In einer ersten Stufe liegt die Einspritznadel 5 stirnseitig am Druckbolzen 9 an und verschiebt diesen nach oben entgegen der Kraft der ersten Feder 11. Dieser Vorgang wird solange fortgesetzt, bis die Stirnseite der Einspritznadel 5 am Boden des ringförmigen Ansatzes 29 des Mitnehmers 28 nach Überwindung des erstenThe opening process takes place in two stages. In a first stage, the injection needle 5 rests on the end face of the pressure pin 9 and moves it upward against the force of the first spring 11. This process is continued until the end face of the injection needle 5 is at the bottom of the annular extension 29 of the driver 28 after overcoming the first
Ringspaltes 30 zur Anlage gelangt. Nun wird bei einer weite¬ ren Bewegung nach oben auch der Mitnehmer 28 nach oben entge- gen der Kraft der zweiten Feder 25 verschoben, bis ein zwei¬ ter Ringspalt 31 überwunden ist und der Mitnehmer 28 mit einem Ansatz an der festen Zwischenscheibe 4 zur Anlage gelangt. In diesem Zeitpunkt ist der Düsensitz 6 voll geöff- net.Annular gap 30 comes to the plant. With a further upward movement, the driver 28 is now also moved upward. shifted against the force of the second spring 25 until a second annular gap 31 is overcome and the driver 28 comes to rest with a shoulder on the fixed intermediate disk 4. At this point in time, the nozzle seat 6 is fully open.
Aufgrund der Hintereinanderschaltung der beiden Federn 11 und 25 sowie der Dimensionierung der Bohrung 14 und der Drossel¬ bohrung 36 kann der Einspritzverlauf geformt werden, d.h., der OffnungsVorgang der Einspritznadel 5 ist für den zeitli¬ chen Verlauf der Einspritzmenge des Kraftstoffs bestimmend.Due to the series connection of the two springs 11 and 25 and the dimensioning of the bore 14 and the throttle bore 36, the course of the injection can be shaped, i.e. the opening process of the injection needle 5 is decisive for the time course of the injection quantity of the fuel.
Zunächst kann das Anheben der Einspritznadel 5 durch entspre¬ chende Auslegung der Drosselbohrung 36 verlangsamt werden, was für eine weichere Einspritzung beim Einspritzbeginn erwünscht ist. Da die Drosselbohrung 36 hinter dem unteren Ventilsitz der Ventilnadel 16 angeordnet ist, kann zwar der OffnungsVorgang der Einspritznadel 5 verlangsamt werden, der Schließvorgang kann jedoch schnell erfolgen, wenn die Bohrung 14, die den Zulauf zum Schließkolben 13 bildet, ausreichend groß dimensioniert wird.First, the lifting of the injection needle 5 can be slowed down by designing the throttle bore 36 accordingly, which is desirable for a softer injection at the start of injection. Since the throttle bore 36 is arranged behind the lower valve seat of the valve needle 16, the opening process of the injection needle 5 can be slowed down, but the closing process can take place quickly if the bore 14, which forms the inlet to the closing piston 13, is dimensioned sufficiently large.
Weiter kann der OffnungsVorgang der Einspritznadel mit den Federn 11 und 25 geformt werden. In der ersten Öffnungsphase bewegt sich die Einspritznadel 5 entgegen der Kraft der ersten Feder 11, wobei der Druckbolzen 9 auf das Führungsteil 10 drückt, bis die Stirnfläche der Einspritznadel 5 am Boden des ringförmigen Ansatzes 29 des Mitnehmers 28 zum Anliegen kommt. Die Vorspannkraft der ersten Feder 11 kann durch eine erste Einstellscheibe 39 fest eingestellt werden.Furthermore, the opening process of the injection needle can be shaped with the springs 11 and 25. In the first opening phase, the injection needle 5 moves against the force of the first spring 11, the pressure pin 9 pressing on the guide part 10 until the end face of the injection needle 5 comes to rest on the bottom of the annular extension 29 of the driver 28. The biasing force of the first spring 11 can be fixed by a first shim 39.
Die zweite Feder 25 hat ebenfalls eine einstellbare Vorspann¬ kraft, die über eine weitere Einstellscheibe 26 fest ein¬ stellbar ist. Nach Beendigung der ersten Einspritzphase wird nun auch der Mitnehmer 28 nach oben bewegt, und zwar entgegen der Kraft der zweiten Feder 25, bis der Mitnehmer 28 mit seinem Flansch an der Zwischenscheibe 4 zur Anlage gelangt. O 96/10129The second spring 25 also has an adjustable pretensioning force, which can be fixed via a further adjusting disk 26. After the end of the first injection phase, the driver 28 is now also moved upward, specifically against the force of the second spring 25, until the driver 28 comes to rest with its flange on the intermediate disk 4. O 96/10129
6 Aufgrund der zusätzlichen Kraft, gegen die die Einspritznadel nun nach der ersten Öffnungsphase drücken muß, wird auch der weitere offnungsVorgang verzögert.6 Due to the additional force that the injection needle must press against after the first opening phase, the further opening process is also delayed.
Beim Ende der Einspritzung unterstützen die beiden Federn 11 und 25 den Schließvorgang der Einspritznadel 5, wenn die Bestromung der Magnetspule 21 beendet wird und somit die Rücklaufleitung 36 verschlossen wird.At the end of the injection, the two springs 11 and 25 support the closing process of the injection needle 5 when the energization of the solenoid coil 21 is ended and the return line 36 is thus closed.
Die Federkräfte der Federn 11 und 25 können so ausgelegt werden, daß für eine Voreinspritzmenge weitgehend nur der Hub der ersten Öffnungsphase genutzt wird. Weiter bilden die Federn eine zusätzliche Sicherheit, mit der die Einspritzna¬ del in ihre Schließstellung gebracht werden kann, wenn der Hochdruck des Kraftstoffs aufgrund irgendwelcher Vorkommnisse nachlassen sollte. The spring forces of the springs 11 and 25 can be designed such that only the stroke of the first opening phase is largely used for a pre-injection quantity. Furthermore, the springs form an additional security with which the injection needle can be brought into its closed position if the high pressure of the fuel should decrease due to any occurrence.

Claims

Patentansprüche claims
1. Einspritzventil für Kraftstoffe für Brennkraftmaschinen, mit - einem Hochdruckzulauf (32) für den zuzuführenden Kraft¬ stoff,1. Injection valve for fuels for internal combustion engines, with - a high-pressure inlet (32) for the fuel to be supplied,
- einem Niederdruckrücklauf (35) ,- a low pressure return (35),
- einer Ventilnadel (16) , die über einen Antriebsmechanismus steuerbar ist, um den Zulauf oder den Rücklauf wahlweise zu verschließen,- a valve needle (16) which can be controlled via a drive mechanism in order to optionally close the inlet or the return,
- einer Einspritznadel (5) , die den einzuspritzenden Kraft¬ stoff freigeben kann und die über das durch die Ventilnadel (16) aufbaubare Kraftstoff-Druckgleichgewicht und Kraftstoff- Druckungleichgewicht steuerbar ist, wobei -- eine Federeinrichtung vorgesehen ist, die die Einspritzna¬ del (5) in Richtung auf ihren Düsensitz vorspannt, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung aus zumindest zwei hintereinander ange¬ ordneten Druckfedern (25, 11) besteht, die über eine Mitneh- mereinrichtung (28) nacheinander ansteuerbar sind.- an injection needle (5), which can release the fuel to be injected and which can be controlled via the fuel pressure balance and fuel pressure imbalance that can be built up by the valve needle (16), - a spring device is provided which controls the injection needle ( 5) pretensioned in the direction of its nozzle seat, characterized in that the spring device consists of at least two pressure springs (25, 11) arranged one behind the other, which can be controlled one after the other via a driver device (28).
2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmereinrichtung aus einem Mitnehmer (28) be¬ steht, der über eine Stirnendfläche der Einspritznadel (5) ansteuerbar ist, und2. Injection valve according to claim 1, characterized in that the driver device consists of a driver (28) be¬ which can be controlled via an end face of the injection needle (5), and
- daß der Mitnehmer (28) einen durch einen ringförmigen Ansatz (30) und einem Einspritzdüsengehäuse (3) gebildeten ersten Ringspalt (30) aufweist, in den ein Druckbolzen (9) eingreift, der an der Stirnendfläche der Einspritznadel (5) anliegt und der über ein Führungsteil (10) mit einer ersten Druckfeder (11) sowie über einen Stempel (12) mit einem Schließkolben (13) in Verbindung steht, wobei aufgrund des ersten Ringspalts (30) nur ein erster Hubweg zu überwinden ist, um auf die erste Druckfeder (11) einzuwirken, - daß zwischen dem Mitnehmer (28) und einer Zwischenscheibe (4) ein zweiter Ringspalt (31) gebildet ist und der Mitnehmer (28) so ausgebildet ist, daß er an einer Federanlagescheibe (27) für eine zweite Druckfeder (25) angreift, wobei nach Überwindung des durch den ersten Ringspalt (30) bestimmten Hubweges die Bewegung des Mitnehmers durch den zweiten Ring¬ spalt nach Überwindung eines durch ihn gebildeten zweiten Hubwegs begrenzt wird.- That the driver (28) has a first annular gap (30) formed by an annular projection (30) and an injection nozzle housing (3), into which a pressure pin (9) engages, which rests on the end face of the injection needle (5) and which via a guide part (10) with a first compression spring (11) and via a plunger (12) with a closing piston (13), whereby due to the first annular gap (30) only a first stroke has to be overcome in order to reach the first Act compression spring (11), - that between the driver (28) and an intermediate washer (4), a second annular gap (31) is formed and the driver (28) is designed so that it on a spring washer (27) for a second compression spring (25), the movement of the driver through the second annular gap being limited after having overcome a second stroke path formed by it after the stroke path determined by the first annular gap (30) has been overcome.
3. Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Tiefe des ersten Ringspalts (30) und der Zeit¬ dauer der Ansteuerung durch den Antriebsmechnismus eine Voreinspritzmenge des einzuspritzenden Kraftstoffs festlegbar ist.3. Injection valve according to claim 2, characterized in that a pre-injection quantity of the fuel to be injected can be determined by the depth of the first annular gap (30) and the time duration of the actuation by the drive mechanism.
4. Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Tiefe des zweiten Ringspalts und der Zeitdauer der Ansteuerung durch den Antriebsmechanismus die Hauptein¬ spritzmenge des einzuspritzenden Kraftstoffs festlegbar ist.4. Injector according to claim 2, characterized in that the main injection quantity of the fuel to be injected can be determined by the depth of the second annular gap and the duration of the actuation by the drive mechanism.
5. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkraft der beiden Druckfedern (25, 11) durch im jeweiligen Federraum der Druckfedern angeordnete auf die Druckfedern wirkende Einstellscheiben (39, 26) und/oder Wahl eines geeigneten Federkoeffizienten für die Druckfedern einstellbar ist.5. Injection valve according to claim 1, characterized in that the pressure force of the two compression springs (25, 11) by adjusting the respective pressure springs arranged in the respective spring chamber of the compression springs (39, 26) and / or selection of a suitable spring coefficient for the compression springs is adjustable .
6. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Zulaufbohrung (14) zum Schließkolben (13) groß ist gegenüber dem Querschnitt einer Drosselbohrung (36) im Bereich des Niederdruckrücklaufs.6. Injection valve according to claim 1, characterized in that the cross section of the inlet bore (14) to the closing piston (13) is large compared to the cross section of a throttle bore (36) in the region of the low pressure return.
7. Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkolben (13) einen relativ großen wirksamen Durchmesser gegenüber der Ventilnadel (16) aufweist.7. Injection valve according to claim 2, characterized in that the closing piston (13) has a relatively large effective diameter compared to the valve needle (16).
8. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmechanismus durch ein Solenoid gebildet ist. 8. Injection valve according to claim 1, characterized in that the drive mechanism is formed by a solenoid.
9. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstriebsmechnismus durch einen piezoelektrischen Aktor gebildet ist.9. Injection valve according to claim 1, characterized in that the drive mechanism is formed by a piezoelectric actuator.
10. Einspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmechanismus eine hydraulische Wegübersetzung aufweist und der hydraulische Druckraum selbsttätig mit Dieselkraftstoff befüllt wird.10. Injection valve according to claim 9, characterized in that the drive mechanism has a hydraulic path translation and the hydraulic pressure chamber is automatically filled with diesel fuel.
11. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß die wirksamen Ventildurchmesser der Ventilnadel (16) so ausgelegt sind, daß in oberer und auch unterer Ventilstellung keine Restdruckkräfte an der Ventilnadel (16) wirken. 11. Injection valve according to claim 1, characterized in that the effective valve diameter of the valve needle (16) are designed so that no residual pressure forces act on the valve needle (16) in the upper and lower valve position.
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