EP0845077A1 - Fuel injection device for internal combustion engines - Google Patents

Fuel injection device for internal combustion engines

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EP0845077A1
EP0845077A1 EP97906987A EP97906987A EP0845077A1 EP 0845077 A1 EP0845077 A1 EP 0845077A1 EP 97906987 A EP97906987 A EP 97906987A EP 97906987 A EP97906987 A EP 97906987A EP 0845077 A1 EP0845077 A1 EP 0845077A1
Authority
EP
European Patent Office
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valve
fuel injection
valve member
valve seat
injection device
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Application number
EP97906987A
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German (de)
French (fr)
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EP0845077B1 (en
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Roger Potschin
Friedrich Boecking
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP0845077B1 publication Critical patent/EP0845077B1/en
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M63/0012—Valves
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    • F02M63/0035—Poppet valves, i.e. having a mushroom-shaped valve member that moves perpendicularly to the plane of the valve seat
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M63/0036—Lift valves, i.e. having a valve member that moves perpendicularly to the plane of the valve seat with spherical or partly spherical shaped valve member ends

Definitions

  • the invention is based on a fuel injection device for internal combustion engines according to the type of patent claim 1.
  • a fuel injection device of this type known from GB-PS 1 320 057
  • the discharge channel coming from the control chamber opens into a collecting chamber which is connected to a relief chamber via a further relief line.
  • the valve seat for the valve member of the control valve is provided at the entry of the drainage channel into this collecting space.
  • This has a piezo as a drive and is designed as a valve member with a conical sealing surface.
  • This valve fulfills the function of controlling the pressure in the control room, taking into account that, in order to be able to work reliably, a piezo may only be acted upon by pressure.
  • the fuel injection device with the characterizing features of claim 1, on the other hand, has the advantage that the closing force required for the tight closing of the control valve does not need to be applied by the piezo, but is generated by the pressure in the control chamber.
  • a high actuating force to be exerted by the piezo is only required for opening the valve, the piezo in turn being pressurized by the pressure set in the control chamber.
  • the piezo actuating the control valve can be made substantially smaller and the required energy can be kept lower. In the closed position of the valve member, this fulfills a self-sealing function due to the fact that the high fuel pressure supplied via the inlet is always present in the control chamber in this position.
  • the space required for the actuating movement of the valve member in the opening direction is reduced to the area of a recess, so that the diameter of the
  • Control piston can be kept small, which in turn has the advantage that faster speeds of the fuel injection valve member can be achieved because the volume flow to be pushed in and out of the control chamber is smaller.
  • two valve seats in series with one another are provided in the course of the drain to relieve pressure in the control chamber via the drain channel.
  • the pressure in the control chamber is built up in the sense of closing the fuel injection valve.
  • the valve member lifts off the first valve seat when the piezo is actuated. It can remain in an intermediate position, in which the flow cross-section is open at both valve seats. In this position, the injection valve member of the fuel injection valve can go into the open position, so that a fuel injection determined by the duration of this steady state of the valve member of the control valve takes place.
  • the valve member of the control valve comes into contact with the second valve seat after opening of the cross-section on the first valve seat, so that in this position the control chamber is in turn blocked to the relief side.
  • the control chamber is temporarily relieved, during which a brief injection process is made possible. This injection process is used for a pre-injection.
  • the valve member can then be brought into the intermediate position between the two valve seats and, at the end of the main injection, again at the first valve seat with the participation of Control room building high pressure can be returned.
  • the second valve seat is formed on an elastically deformable intermediate part. This has the advantage that the required working capacity of the piezo as drive for the valve member of the control valve can be kept even lower. If the valve member of the control valve comes into contact with the second valve seat after opening of the cross section at the first valve seat, a differential pressure is present at the elastically deformable intermediate part. On the side facing away from the control chamber, there is a pressure relief towards the relief chamber, while when the cross section is closed, the high pressure is at the second valve seat in the control chamber
  • a particularly advantageous embodiment according to claim 19 consists in the pressure-resistant design of the tappet environment due to advantageous high-pressure routing of fuel to the pressure chamber of the fuel injection valve in the form of a longitudinal channel in the fuel injection valve. From this, the inflow channel can advantageously be introduced into the solid housing.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a fuel injection device with supply from a high-pressure accumulator and a fuel injection valve of a known type controlled by a control valve
  • FIG. 2 shows a partial section through
  • FIG. 5 Fuel injection valve according to the invention according to section A of Figure 1 showing the control chamber and a valve member of the control valve driven in a piezo, not shown,
  • Figure 3 shows a second embodiment of the invention with a control valve having a first and a second valve seat with a modified 4, the injection valve stroke based on the actuating stroke of the control valve member,
  • FIG. 3 shows a second valve seat, which is formed on an elastically deformable intermediate part in a first position of the valve member of the control valve on the first valve seat
  • FIG. 6 shows a representation of the control valve with in - 6 -
  • FIG. 7 shows a representation of the movement of the valve seat on the intermediate part and the actuating stroke of the valve member 8 shows a fifth exemplary embodiment of the invention with a modified design of the second valve seat and the second sealing surface interacting with it on the valve element
  • FIG. 9 shows a sixth exemplary embodiment of the invention with a multi-part valve element
  • FIG. 10 shows a seventh exemplary embodiment with an advantageous one Formation of the valve housing and arrangement of the inflow channel to the control room.
  • a so-called common rail system realizes a fuel injection device with which a large variation of the fuel injection is possible with high injection pressures and little effort, in particular with very precisely controllable injection times and injection quantities.
  • This provides a different type of high-pressure fuel source than is provided by the usual high-pressure fuel injection pump.
  • the invention is in this so-called common rail system as well as in one
  • Fuel injection pump can be used.
  • the common rail system should be preferred.
  • a high-pressure fuel source is used for a common rail pressure supply system
  • High-pressure fuel reservoir 1 is provided, which is supplied with fuel by a high-pressure fuel delivery pump 2 from a fuel reservoir 4.
  • the pressure in the high-pressure fuel accumulator 1 is controlled by a pressure control valve 5 in conjunction with a pressure sensor 6 via an electrical control device 8. This also controls a fuel injection valve 9.
  • the fuel injection valve 9 has a valve housing 11, which has at one end, which is intended for installation on the internal combustion engine, injection openings 12, the exit of which from the inside of the fuel injection valve is controlled by an injection valve member 14.
  • this is designed as an elongated valve needle, which has a sealing surface 15 at one end, which cooperates with an internal valve seat.
  • the valve needle is located within a pressure chamber 16, which is connected to the high-pressure fuel reservoir 1 by a pressure line 17, within the valve housing.
  • a compression spring 19 is arranged, which is clamped axially between a valve plate 20 and the valve housing and acts on the injection valve member 14 in the closing direction.
  • a plunger 21 is provided coaxially with the compression spring, which rests on the one hand on the valve plate 20 and on the other hand dips into a guide bore 22 and there encloses with its end face 23, which forms a movable wall, a control chamber 25 with the closed end of the guide bore.
  • An inflow channel 26 opens into this control chamber, in which a throttle 27 is arranged and which, starting from the pressure chamber 16, always delivers fuel under high pressure via the throttle 27 into the control chamber 25.
  • From the control chamber 25 leads coaxially to the plunger 21 from the opposite end from a drain channel 29 which opens into a relief chamber 30 within the valve housing 11, this relief chamber leads via a further relief line 31 to a receptive relief chamber 32, the z. B. the fuel tank 4 may be.
  • Valve member 34 of a control valve 36 which is designed as a seat valve, controlled, this valve member can be brought by a piezo 35 in the closed position or in the open position.
  • the known fuel injection device works as follows:
  • the fuel high-pressure pump 2 which is preferably driven synchronously with the internal combustion engine, delivers fuel from the fuel reservoir 4 into the high-pressure accumulator 1, the pressure of which is set to a preferably constant value via the pressure control valve 5 in conjunction with the pressure sensor 6. This value can also be changed if necessary. The one from this
  • High-pressure fuel reservoir available fuel supplies several fuel injection valves of the type described. As long as the valve member 34 of the control valve 36 is in the closed position shown, is supplied via the pressure line 17
  • the control valve 36 is opened, the control chamber 25 can be relieved via the drain channel 29. Due to the falling pressure in the control chamber, the closing force of the compression spring 19 is no longer sufficient to hold the injection valve member 14 in the closed position against the high fuel pressure acting on a pressure surface 41 of the valve member, so that it goes into the open position. On the other hand, if the valve member 34 of the control valve 36 closes again in the drain channel 29, the high fuel pressure is generated again in the control frame 25, which then causes the
  • FIG. 2 shows a section of a fuel injection valve of the basic type shown in FIG. 1
  • FIG. 1 shows a section of a fuel injection valve of the basic type shown in FIG. 1
  • Section A on this fuel injector corresponds.
  • the end face 23 is again designed as a movable wall on the plunger 21 enclosing the control chamber 25.
  • the control chamber opens laterally on the peripheral wall of the guide bore 22, the inflow channel 26 with the throttle 27, such that the inflow is not closed by the plunger in any of its positions.
  • the drain channel 129 leads away via a recess 38 in this end face 37.
  • valve member 44 now interacts with the valve seat 39 in a form modified from the valve member 34 of the control valve 36 of FIG.
  • This has a valve tappet 45, which is guided in a bore 43 of the valve housing 11 and is coupled to the piezo 35 at its other end, not shown here.
  • this valve tappet At its end projecting into the recess 38, this valve tappet has a head 46, on which a conical sealing surface 47 facing the valve seat 39 is attached. In the shown closed position of the control valve 36, this sealing surface 47 bears against the valve seat 39, so that a high pressure builds up in the control chamber 25 via the fuel flowing through the inflow channel 26, which holds the injection valve member 14 in the closed position.
  • the head 46 is acted upon by the pressure prevailing in the control chamber 25, which holds the valve member in the closed position even without actuation by the piezo.
  • the piezo is actuated in such a way that the head 46 plunges further into the recess 38 and releases the flow cross-section at the valve seat. In the initialization, this is initially done against the high pressure in the control room. As soon as the valve member has lifted a little from the valve seat 39, pressure equalization takes place on the valve member, so that relatively little opening work on the piezo has to be used for the further opening stroke.
  • the control chamber is relieved and the injection valve member 14 opens.
  • the plunger 21 moves upward toward the end face 37 in the illustration shown. Due to a chamfer 24 on the end face 23 of the plunger 21 and an annular recess 28 opposite this in the - 11 -
  • An end space 37 is formed which acts as a hydraulic stop. In the area of this residual space, a remaining surface of the plunger 21 is always directly exposed to the high fuel pressure supplied via the inflow channel 26. Between face 23 and the
  • End face 37 in the area between this residual space and the recess 38 remains a throttle gap which decouples the unloaded recess 38 from the residual space and which also serves to build up pressure in the recess 38 after the valve realized on the valve seat 39 and valve member 44 is closed.
  • an introduction of the inflow channel 26 into the annular recess 28 forming part of the residual space offers the essential advantage that the inflow channel 726 shown in FIG. 10 can be introduced obliquely to the axis of the tappet 721, starting from a bore 59 serving to supply pressure to the pressure chamber 16, which is guided parallel to the axis of the injection valve. If the injection valve housing is separated at the transition to the relief chamber 30 (FIG. 1), then the inflow channel 726 can advantageously be drilled obliquely from the separating plane 60 from the mouth 61 of the parallel bore 59 to the residual chamber 738.
  • the drain channel 229 can also discharge laterally from the control chamber 25, as shown in FIG.
  • FIG. 3 also shows a further advantageous embodiment of the invention, which consists in that the valve seat provided here analogously to FIG. 2 is now a first valve seat 139, to which the intermediate space 40 in turn adjoins, from which the drainage channel 229 then passes through a second Throttle 142 leads to the relief chamber.
  • the valve seat provided here analogously to FIG. 2 is now a first valve seat 139, to which the intermediate space 40 in turn adjoins, from which the drainage channel 229 then passes through a second Throttle 142 leads to the relief chamber.
  • this first valve seat 139 there is now a second one
  • Valve seat 49 is provided, which is arranged coaxially to the first valve seat 139 opposite to the side of the control chamber 25.
  • the drainage channel 229 has a valve space 50 in an intermediate area, into which the head 146 of the valve member 144, for example spherical, can be immersed.
  • a shape as shown in FIG. 2 would certainly also be possible, with one of the conical sealing surface 47 as the first sealing surface and a second, likewise conical, opposite this
  • Sealing surface 52 which is shown in FIG. 2 as a possible alternative for an application in FIG. 3 with a dashed reference line.
  • the first sealing surface 147 is formed towards the side of the first valve seat 39, and a second sealing surface 152 is formed opposite this in continuation of the spherical shape. This second sealing surface is when the
  • Valve member 144 brought to rest on the second valve seat 49 and in this position, the valve member 144 closes the drain channel 229 again after an interim opening.
  • the control chamber 25 is relieved in such a way that the injection valve member can open briefly. If the valve member with its second sealing surface 152 rests on the second valve seat 49, the pressure in the control chamber 25 builds up again very quickly, and that
  • This configuration has the very significant advantage that opening and reclosing of the relief line with intermediate relief of the control chamber can be carried out in a single movement sequence and direction when the valve member 144 is actuated by the piezo 35, which enables very short relief times to be achieved . This is entirely in the sense of interrupting the injection between a pre-injection and a subsequent main injection. While in all known configurations for this process a first back and forth movement of the valve member was required to produce a pilot injection and a second back and forth movement of the valve member to determine the
  • valve member 144 After persistence over the time SU in this end position, the valve member 144 returns to an intermediate position ZS, in which the cross sections on both valve seats 139 and 49 are open for carrying out the main injection HE and then the final return to the first valve seat 139.
  • the valve seats 139 and 49 are preferably arranged coaxially one behind the other and coaxial to the valve tappet of the valve member 144. A seat valve is realized in this way on both valve seats.
  • the second valve seat is arranged as a valve seat 149 on an elastically deformable intermediate part 55 in a development of the exemplary embodiment according to FIG. 3.
  • This has, for example, the shape of a disk, which is preferably made of metal and is tightly clamped between two halves of the valve housing 11. It has a through bore 56 coaxial with the tappet 21 or the valve member 244, which connects the valve chamber 150 to the control chamber 125.
  • the entry of the through hole 56 into the valve space 150 is formed as a second valve seat 349, on which the second sealing surface 352 of the valve member 344 comes to rest tightly in its maximally deflected position.
  • the head 346 of the valve member 344 carries a conical surface as the first sealing surface 347 and a spherical surface as the second sealing surface 352, in a modification of the exemplary embodiment according to FIG. 3.
  • a configuration of the head 46 from FIG. 2 could also be used here.
  • the elastically deformable intermediate part On the side towards the control chamber 125, the elastically deformable intermediate part has an annular recess 57 lying concentrically to the through-bore 56, with which it is achieved that the elastically deformable intermediate part starts lighter at this annular recess 57, in particular upwards towards the valve member 344 can be deflected.
  • this property can also be achieved by differently reducing the thickness of the intermediate part. This situation of the deflection of the intermediate part is shown in FIG.
  • valve member 444 which is spherical according to FIG. If the head 446 with its second sealing surface comes into contact with the second valve seat 349, the high pressure prevailing in the high-pressure fuel accumulator can build up in the control chamber 25.
  • the valve chamber 150 was exposed to the same pressure as the control chamber 125, the pressures in the position according to FIG. 6 now differ so that the elastically deformable intermediate part 55 is now deformed towards the valve member 444. This process is shown in FIG. The stroke movement of the
  • Injection valve member 14 reproduced, again with the area of the pre-injection VE, the spray pause SU and the main injection HE.
  • the curve M represents the movement of the elastic intermediate part.
  • valve member together with the second valve seat 349 of the intermediate part is brought into the position hml under the influence of the differential pressure that now arises, and remains there as long as the valve member 444 bears against the second valve seat 349.
  • the second valve seat 349 returns to its starting position hmO and the valve member 444, as in the diagram according to FIG. 4, into an intermediate position ZS, in which the control chamber 125 is relieved and the main injection is carried out.
  • the valve member then returns to its end position VO.
  • valve member 444 In the area in which the membrane deviates in the direction of stroke hml, the valve member can also be deflected backward so that its stroke moves back from the original end position hmO to a common end position hml.
  • the stroke which is then to be carried out by valve member 444 for complete opening is thus reduced compared to the dashed-line version of curve VI, which would occur without elastic deflection of the intermediate part.
  • valve member 544 shows a variant with a head 546 of the valve member 544, which has a conical sealing surface 547 and 552 as the first and second sealing surface. They are accordingly
  • a flat seat sealing surface instead of a conical second sealing surface 552, with a correspondingly designed second valve seat.
  • valve member 644 of FIG. 9 can be designed in two parts, in such a way that it has a head 646 which carries the first sealing surface 647 and has a guide surface 59 on the side facing away from this sealing surface with the valve member 644 hydraulically coupled second valve member 60 is guided.
  • this is implemented as a ball, which interacts with a spherical, but preferably with a conical, second valve seat 649.
  • the ball 60 is held in contact with the valve member 644 by the pressure in the control chamber 625. When actuated, it comes to rest on the second valve seat 649. With such a ball, a tight fit with the valve seat can be achieved cheaply as a standard part.

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Abstract

In a fuel injection device for internal combustion engines, a fuel injection valve has a plunger (21) which actuates an injection valve member and which delimits a control chamber (25) which is constantly supplied with high pressure fuel through a choke (27) and which can be discharged through a control valve (36) and an outflow channel (129). The control valve (36) has for that purpose a valve member (44) actuated by a piezoelectric element (35) in such a way that the valve member is moved towards the control chamber (25) when the outflow channel (129) is opened. In the closed position, the valve member (44) is pushed in the closing direction by the pressure in the control chamber (25).

Description

Kraftstoffeinspritzvorrichtung für BrennkraftmaschinenFuel injection device for internal combustion engines
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht von einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentan¬ spruchs 1 aus. Bei einer durch die GB-PS 1 320 057 bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung dieser Art mündet der vom Steuerraum kommende Abflußkanal in einen Sammelraum, der über eine weiterführende Entlastungsleitung mit einem Entlastungsraum verbunden ist. Am Eintritt des Abflußkanals in diesen Sammelraum ist der Ventilsitz für das Ventilglied des Steuerventils vorgesehen. Dieses weist als Antrieb einen Piezo auf und ist als Ventilglied mit kegelförmiger Dichtfläche ausgeführt. Dieses Ventil erfüllt die Funktion des Steuerns des Druckes im Steuerraum, wobei berücksichtigt ist, daß ein Piezo, um betriebssicher arbeiten zu können, nur auf Druck beaufschlagt werden darf. In diesem Sinne wirken auf den Piezo in Schließstellung die vom Ventilsitz übertragene Schließkraft und die resultierende Kraft, die aus der Druckbelastung über den Querschnitt des Abflußkanals auf das Ventilglied ausgeübt wird. Ein Teil des Arbeitsvermögens des Piezos geht dabei durch die Bereitstellung der Schließkraft verloren.The invention is based on a fuel injection device for internal combustion engines according to the type of patent claim 1. In a fuel injection device of this type known from GB-PS 1 320 057, the discharge channel coming from the control chamber opens into a collecting chamber which is connected to a relief chamber via a further relief line. The valve seat for the valve member of the control valve is provided at the entry of the drainage channel into this collecting space. This has a piezo as a drive and is designed as a valve member with a conical sealing surface. This valve fulfills the function of controlling the pressure in the control room, taking into account that, in order to be able to work reliably, a piezo may only be acted upon by pressure. In this sense, the closing force transmitted by the valve seat and the resulting force exerted on the valve member by the pressure load across the cross section of the drain channel act on the piezo in the closed position. Part of the Piezo's working capacity is lost due to the provision of the closing force.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat dagegen den Vorteil, daß die Schließkraft, die zum dichten Schließen des Steuerventils erforderlich ist, nicht vom Piezo aufgebracht werden braucht, sondern vom Druck im Steuerraum erzeugt wird. Eine vom Piezo aufzubringende hohe Stellkraft ist nur für das Öffnen des Ventils erforderlich, wobei hier wiederum der Piezo vom eingestellten Druck im Steuerraum auf Druck beaufschlagt wird. Sobald das Ventil geöffnet hat, wird die der Stellbewegung bzw. dem Öffnen des Steuerventils entgegenwirkende Kraft schnell abgebaut, so daß auch in diesem Falle der Piezo keine wesentliche Belastung erfährt. Somit kann in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der das Steuerventil betätigende Piezo wesentlich kleiner ausgeführt werden und die erforderliche Energie geringer gehalten werden. In Schließstellung des Ventilglieds erfüllt diese eine selbstdichtende Funktion aufgrund der Tatsache, daß in dieser Position im Steuerraum immer der über den Zulauf zugeführte hohe Kraftstoffdruck anliegt.The fuel injection device according to the invention with the characterizing features of claim 1, on the other hand, has the advantage that the closing force required for the tight closing of the control valve does not need to be applied by the piezo, but is generated by the pressure in the control chamber. A high actuating force to be exerted by the piezo is only required for opening the valve, the piezo in turn being pressurized by the pressure set in the control chamber. As soon as the valve has opened, the force opposing the actuating movement or the opening of the control valve is rapidly reduced, so that the piezo is not subjected to any significant stress in this case either. Thus, in the embodiment according to the invention, the piezo actuating the control valve can be made substantially smaller and the required energy can be kept lower. In the closed position of the valve member, this fulfills a self-sealing function due to the fact that the high fuel pressure supplied via the inlet is always present in the control chamber in this position.
In vorteilhafter Weiterbildung gemäß Patentanspruch 2 wird der für die Stellbewegung des Ventilglieds in Öffnungsrichtung erforderliche Raum auf den Bereich einer Ausnehmung reduziert, so daß der Durchmesser desIn an advantageous development according to claim 2, the space required for the actuating movement of the valve member in the opening direction is reduced to the area of a recess, so that the diameter of the
Steuerkolbens klein gehalten werden kann, was wiederum den Vorteil hat, daß damit schnellere Geschwindigkeiten des Kraftstoffeinspritzventilgliedes erreicht werden, da der aus dem Steuerraum aus- und einzuschiebende Volumenstrom kleiner ist. In vorteilhafter Weiterbildung sind gemäß Patentanspruch 3 zwei in Reihe zueinander liegende Ventilsitze im Verlauf des Abflusses zur Druckentlastung des Steuerraumes über den Abflußkanal vorgesehen. Bei einer Stellbewegung desControl piston can be kept small, which in turn has the advantage that faster speeds of the fuel injection valve member can be achieved because the volume flow to be pushed in and out of the control chamber is smaller. In an advantageous further development, two valve seats in series with one another are provided in the course of the drain to relieve pressure in the control chamber via the drain channel. When the actuator moves
Ventilgliedes in Richtung Steuerraum wird dabei das mit dem Ventilglied und dem ersten Ventilsitz gebildete Ventil geöffnet und in der Folge das vom Ventilglied mit dem zweiten Ventilsitz gebildete Ventil geschlossen. Wenn das Ventilglied auf dem ersten Ventilsitz mit seiner Dichtfläche anliegt wird der Druck im Steuerraum aufgebaut im Sinne eines Schließens des Kraftstoffeinspritzventils . Soll das Einspritzventil in Öffnungsstellung kommen, so hebt auf eine Betätigung des Piezos hin das Ventilglied vom ersten Ventilsitz ab. Dabei kann es gemäß Patentanspruch 4 in einer Zwischenstellung verharren, in der an beiden Ventilsitzen der Durchstrσmquerschnitt geöffnet ist. In dieser Position kann das Einspritzventilglied des Kraftstoffeinspritzventils in Öffnungsstellung gehen, so daß eine durch die Dauer dieser Beharrungslage des Ventilgliedes des Steuerventils bestimmte Kraftstoffeinspritzung erfolgt. Wird dagegen der Piezo so angesteuert, daß er seinen vollen Betätigungshub ausführen kann, so kommt das Ventilglied des Steuerventils nach dem Öffnen des Querschnitts am ersten Ventilsitz in Anlage an den zweiten Ventilsitz, so daß in dieser Position der Steuerraum wiederum zur Entlastungsseite versperrt ist. Über die Dauer der Bewegung vom ersten Ventilsitz zum zweiten Ventilsitz erfolgt jedoch eine kurzzeitige Entlastung des Steuerraums, während der ein kurzzeitiger Einspritzvorgang ermöglicht wird. Dieser Einspritzvorgang wird zu einer Voreinspritzung genutzt. Für die nachfolgend erforderliche Haupteinspritzung kann dann das Ventilglied in die Zwischenstellung zwischen den beiden Ventilsitzen gebracht werden und zur Beendigung der Haupteinspritzung wieder an den ersten Ventilsitz unter Mitwirkung des sich im Steuerraum aufbauenden Hochdrucks zurückgeführt werden. Mit dieser Ausgestaltung ergibt sich eine gegenüber den Ausführungen nach Patentanspruch 1 und 2 besonders vorteilhafte zusätzliche Möglichkeit mit geringstem Aufwand kleinste Voreinspritzmengen zu steuern.Valve member in the direction of the control chamber, the valve formed with the valve member and the first valve seat is opened and the valve formed by the valve member with the second valve seat is subsequently closed. When the valve member rests on the first valve seat with its sealing surface, the pressure in the control chamber is built up in the sense of closing the fuel injection valve. If the injection valve is to be in the open position, the valve member lifts off the first valve seat when the piezo is actuated. It can remain in an intermediate position, in which the flow cross-section is open at both valve seats. In this position, the injection valve member of the fuel injection valve can go into the open position, so that a fuel injection determined by the duration of this steady state of the valve member of the control valve takes place. If, on the other hand, the piezo is controlled so that it can execute its full actuation stroke, the valve member of the control valve comes into contact with the second valve seat after opening of the cross-section on the first valve seat, so that in this position the control chamber is in turn blocked to the relief side. Over the duration of the movement from the first valve seat to the second valve seat, however, the control chamber is temporarily relieved, during which a brief injection process is made possible. This injection process is used for a pre-injection. For the main injection required subsequently, the valve member can then be brought into the intermediate position between the two valve seats and, at the end of the main injection, again at the first valve seat with the participation of Control room building high pressure can be returned. With this configuration, there is an additional option which is particularly advantageous compared to the embodiments according to patent claims 1 and 2, and which can control the smallest pre-injection quantities with minimal effort.
Die Patentansprüche 5 bis 7 beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung. In weiterhin vorteilhafter Weiterbildung wird gemäß Patentanspruch 8 der zweite Ventilsitz an einem elastisch verformbaren Zwischenteil ausgebildet. Dies hat den Vorteil, daß hiermit das erforderliche Arbeitsvermögen des Piezos als Antrieb des Ventilglieds des Steuerventils noch geringer gehalten werden kann. Kommt das Ventilglied des Steuerventils nach dem Öffnen des Querschnitts am ersten Ventilsitz in Anlage an den zweiten Ventilsitz, steht an dem elastisch verformbaren Zwischenteil ein Differenzdruck an. Auf der dem Steuerraum abgewandten Seite liegt eine Druckentlastung zum Entlastungsraum hin vor, während bei geschlossenem Querschnitt am zweiten Ventilsitz im Steuerraum der hoheClaims 5 to 7 relate to advantageous configurations of this solution. In a further advantageous development, the second valve seat is formed on an elastically deformable intermediate part. This has the advantage that the required working capacity of the piezo as drive for the valve member of the control valve can be kept even lower. If the valve member of the control valve comes into contact with the second valve seat after opening of the cross section at the first valve seat, a differential pressure is present at the elastically deformable intermediate part. On the side facing away from the control chamber, there is a pressure relief towards the relief chamber, while when the cross section is closed, the high pressure is at the second valve seat in the control chamber
Druck herrscht. Infolge dieses Kräfteverhältnisses kann sich nun das Zwischenteil verformen und in Richtung Antriebsseite des Ventilglieds des Steuerventils bewegen. Das reduziert den Hub, den der Piezo für das Öffnen des Querschnitts am zweiten Ventilsitz ausüben muß, um in der Folge denThere is pressure. As a result of this force ratio, the intermediate part can now deform and move in the direction of the drive side of the valve member of the control valve. This reduces the stroke that the piezo has to exert for opening the cross section on the second valve seat, in order to
Steuerraum zur Bereitstellung der Haupteinspritzung zu entlasten. Hebt das Ventilglied zu diesem Zweck von dem zweiten Ventilsitz ab, so erfolgt aufgrund der Wiederaufhebung der einseitigen Kräftebelastung am verformbaren Zwischenteil ein Wiederzurückgehen diesesRelieve control room for providing the main injection. For this purpose, if the valve member lifts off from the second valve seat, the unilateral force load on the deformable intermediate part is reversed due to the fact that the one-sided force load is removed
Zwischenteil in seine Normallage und damit ein schnelles Öffnen des Entlastungsquerschnitts.Intermediate part in its normal position and thus a quick opening of the relief cross section.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung nach Anspruch 19 besteht in der druckfesten Ausbildung der StößelUmgebung durch vorteilhafte Hochdruckführung von Kraftstoff zum Druckraum des Kraftstoffeinspritzventils in Form eines Längskanals im Kraftstoffeinspritzventil . Von diesem kann der Zuflußkanal vorteilhaft ins massiven Gehäuse eingebracht werden.A particularly advantageous embodiment according to claim 19 consists in the pressure-resistant design of the tappet environment due to advantageous high-pressure routing of fuel to the pressure chamber of the fuel injection valve in the form of a longitudinal channel in the fuel injection valve. From this, the inflow channel can advantageously be introduced into the solid housing.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den übrigen Patentansprüchen zu entnehmen. Dabei sind insbesondere vorteilhafte Ausbildungen der Dichtflächen an dem Ventilglied des Steuerventils dargestellt.Further advantageous embodiments can be found in the remaining claims. Advantageous designs of the sealing surfaces on the valve member of the control valve are shown in particular.
Zeichnungdrawing
In der Zeichnung sind 7 Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine schematische Darstellung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit Versorgung aus einem Hochdruckspeicher und einem von einem Steuerventil gesteuerten Kraftstoffeinspritzventil bekannter Bauart, Figur 2 einen Teilschnitt durch7 exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the description below. FIG. 1 shows a schematic illustration of a fuel injection device with supply from a high-pressure accumulator and a fuel injection valve of a known type controlled by a control valve, FIG. 2 shows a partial section through
Kraftstoffeinspritzventil nach der Erfindung entsprechend dem Ausschnitt A von Figur 1 mit Darstellung des Steuerraums und eines in einem nicht weiter gezeigten Piezo angetriebenen Ventilglieds des Steuerventils, Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Steuerventil, das einen ersten und einen zweiten Ventilsitz aufweist mit einer abgewandelten Form der Führung des Abflußkanals, Figur 4 den Einspritzventilhub bezogen auf den Stellhub des Steuerventilgliedes, Figur 5 ein drittesFuel injection valve according to the invention according to section A of Figure 1 showing the control chamber and a valve member of the control valve driven in a piezo, not shown, Figure 3 shows a second embodiment of the invention with a control valve having a first and a second valve seat with a modified 4, the injection valve stroke based on the actuating stroke of the control valve member, FIG. 5 a third
Ausführungsbeispiel in Abwandlung zum Ausführungsbeispiel nach Figur 3 mit einem zweiten Ventilsitz, der an einem elastisch verformbaren Zwischenteil ausgebildet ist in einer ersten Stellung des Ventilglieds des Steuerventils am ersten Ventilsitz, Figur 6 ein Darstellung des Steuerventils mit in - 6 -3 shows a second valve seat, which is formed on an elastically deformable intermediate part in a first position of the valve member of the control valve on the first valve seat, FIG. 6 shows a representation of the control valve with in - 6 -
Schließstellung am zweiten Ventilsitz befindlichen Ventilglied in einer abgewandelten Form, mit gemäß Figur 5 vorgesehenen elastisch verformbaren Zwischenteil und einer übertrieben dargestellten Auslenkung dieses Zwischenteils aufgrund des an ihm herrschenden Differenzdruckes, Figur 7 eine Darstellung der Bewegungsverläufe des Ventilsitzes am Zwischenteil und des Stellhubes des Ventilglieds, zugeordnet zum Bewegungsverlauf des Einspritzventilglieds, Figur 8 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer abgewandelten Ausführung des zweiten Ventilsitzes und der mit diesem zusammenwirkenden zweiten Dichtfläche am Ventilglied, Figur 9 ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem mehrteilig ausgebildeten Ventilglied und Figur 10 ein siebentes Ausführungsbeispiel mit einer vorteilhaften Ausbildung des Ventilgehäuses und Anordnung des Zuflußkanals zum Steuerraum.Closed position on the second valve seat located valve member in a modified form, with the elastically deformable intermediate part provided according to Figure 5 and an exaggerated deflection of this intermediate part due to the differential pressure prevailing thereon, Figure 7 shows a representation of the movement of the valve seat on the intermediate part and the actuating stroke of the valve member 8 shows a fifth exemplary embodiment of the invention with a modified design of the second valve seat and the second sealing surface interacting with it on the valve element, FIG. 9 shows a sixth exemplary embodiment of the invention with a multi-part valve element and FIG. 10 shows a seventh exemplary embodiment with an advantageous one Formation of the valve housing and arrangement of the inflow channel to the control room.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, mit der mit hohen Einspritzdrücken und geringem Aufwand eine große Variation der Kraftstoffeinspritzung, insbesondere mit sehr exakt steuerbaren Einspritzzeitpunkten und Einspritzmengen möglich ist, wird durch ein sogenanntes Common-Rail-System verwirklicht. Dieses stellt eine andere Art von Kraftstoffhochdruckquelle zur Verfügung als es durch die übliche Kraftstoffhochdruckeinspritzpumpe gegeben ist. Dabei ist jedoch die Erfindung sowohl bei diesem sogenannten Common-Rail-System als auch bei einerA so-called common rail system realizes a fuel injection device with which a large variation of the fuel injection is possible with high injection pressures and little effort, in particular with very precisely controllable injection times and injection quantities. This provides a different type of high-pressure fuel source than is provided by the usual high-pressure fuel injection pump. However, the invention is in this so-called common rail system as well as in one
Kraftstoffeinspritzpumpe verwendbar. Dem Common-Rail-System ist dabei der Vorzug zu geben.Fuel injection pump can be used. The common rail system should be preferred.
In der Figur 1 ist bezüglich eines Common-Rail- Druckversorgungssystems als Kraftstoffhochdruckquelle ein Kraftstoffhochdruckspeicher 1 vorgesehen, der von einer Kraftstoffhochdruckförderpumpe 2 aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 4 mit Kraftstoff versorgt wird. Der Druck in dem Kraftstoffhochdruckspeicher 1 wird durch ein Drucksteuerventil 5 in Verbindung mit einem Drucksensor 6 über ein elektrische Steuereinrichtung 8 gesteuert. Diese steuert auch ein Kraftstoffeinspritzventil 9.In FIG. 1, a high-pressure fuel source is used for a common rail pressure supply system High-pressure fuel reservoir 1 is provided, which is supplied with fuel by a high-pressure fuel delivery pump 2 from a fuel reservoir 4. The pressure in the high-pressure fuel accumulator 1 is controlled by a pressure control valve 5 in conjunction with a pressure sensor 6 via an electrical control device 8. This also controls a fuel injection valve 9.
In einer bekannten Ausgestaltung weist das Kraftstoffeinspritzventil 9 ein Ventilgehäuse 11 auf, das an seinem einen Ende, das zum Einbau an der Brennkraftmaschine bestimmt ist, Einspritzöffnungen 12 besitzt, deren Austritt aus dem Innern des Kraftstoffeinspritzventils durch ein Einspritzventilglied 14 gesteuert wird. Dieses ist im ausgeführten Beispiel als langgestreckte Ventilnadel ausgeführt, die an ihrem einem Ende eine Dichtfläche 15 besitzt, die mit einem innenliegenden Ventilsitz zusammenwirkt. Die Ventilnadel befindet sich innerhalb eines durch eine Druckleitung 17 mit dem Kraftstoffhochdruckspeicher 1 verbundenen Druckraumes 16 innerhalb des Ventilgehäuses. In einem im Durchmesser vergrößerten Teil dieses Druckraumes ist eine Druckfeder 19 angeordnet, die zwischen einem Ventilteller 20 und dem Ventilgehäuse axial eingespannt ist und das Einspritzventilglied 14 in Schließrichtung beaufschlagt. Koaxial zur Druckfeder ist ein Stößel 21 vorgesehen, der einerseits am Ventilteller 20 anliegt und andererseits in eine Führungsborhung 22 eintaucht und dort mit seiner Stirnseite 23, die eine bewegliche Wand bildet, einen Steuerraum 25 mit dem geschlossenen Ende der Führungsbohrung einschließt. In diesen Steuerraum mündet ein Zuflußkanal 26, in dem eine Drossel 27 angeordnet ist und der vom Druckraum 16 ausgehend immer Kraftstoff unter Hochdruck über die Drossel 27 in den Steuerraum 25 liefert. Vom Steuerraum 25 führt koaxial zum Stößel 21 von der diesem gegenüberliegenden Stirnseite ein Abflußkanal 29 ab, der in einen Entlastungsraum 30 innerhalb des Ventilgehäuses 11 mündet, wobei dieser Entlastungsraum über eine weiterführende Entlastungsleitung 31 zu einem aufnahmefähigen Entlastungsraum 32 führt, der z. B. der Kraftstoffvorratsbehälter 4 sein kann.In a known embodiment, the fuel injection valve 9 has a valve housing 11, which has at one end, which is intended for installation on the internal combustion engine, injection openings 12, the exit of which from the inside of the fuel injection valve is controlled by an injection valve member 14. In the example shown, this is designed as an elongated valve needle, which has a sealing surface 15 at one end, which cooperates with an internal valve seat. The valve needle is located within a pressure chamber 16, which is connected to the high-pressure fuel reservoir 1 by a pressure line 17, within the valve housing. In a part of this pressure chamber which is enlarged in diameter, a compression spring 19 is arranged, which is clamped axially between a valve plate 20 and the valve housing and acts on the injection valve member 14 in the closing direction. A plunger 21 is provided coaxially with the compression spring, which rests on the one hand on the valve plate 20 and on the other hand dips into a guide bore 22 and there encloses with its end face 23, which forms a movable wall, a control chamber 25 with the closed end of the guide bore. An inflow channel 26 opens into this control chamber, in which a throttle 27 is arranged and which, starting from the pressure chamber 16, always delivers fuel under high pressure via the throttle 27 into the control chamber 25. From the control chamber 25 leads coaxially to the plunger 21 from the opposite end from a drain channel 29 which opens into a relief chamber 30 within the valve housing 11, this relief chamber leads via a further relief line 31 to a receptive relief chamber 32, the z. B. the fuel tank 4 may be.
Die Einmündung des Abflußkanals 29 in den Entlastungsraum 30 wird bei diesem bekannten Einspritzventil durch einThe confluence of the drain channel 29 in the relief chamber 30 is in this known injection valve by a
Ventilglied 34 eines Steuerventils 36, das als Sitzventil ausgebildet ist, gesteuert, wobei dieses Ventilglied durch einen Piezo 35 in Schließstellung bzw. in Öffnungsstellung gebracht werden kann.Valve member 34 of a control valve 36, which is designed as a seat valve, controlled, this valve member can be brought by a piezo 35 in the closed position or in the open position.
Die bekannte Kraftstoffeinspritzvorrichtung arbeitet dabei folgendermaßen:The known fuel injection device works as follows:
Durch die vorzugsweise synchron zur Brennkraftmaschine angetriebene Kraftstoffhochdruckpumpe 2 wird Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 4 in den Hochdruckspeicher 1 gefördert, dessen Druck über das Drucksteuerventil 5 in Verbindung mit dem Drucksensor 6 auf einen vorzugsweise konstanten Wert eingestellt wird. Dieser Wert kann bei Bedarf auch geändert werden. Der aus diesemThe fuel high-pressure pump 2, which is preferably driven synchronously with the internal combustion engine, delivers fuel from the fuel reservoir 4 into the high-pressure accumulator 1, the pressure of which is set to a preferably constant value via the pressure control valve 5 in conjunction with the pressure sensor 6. This value can also be changed if necessary. The one from this
Kraftstoffhochdruckspeicher zur Verfügung stehende Kraftstoff versorgt mehrere Kraftstoffeinspritzventile der beschriebenen Bauart. Solange das Ventilglied 34 des Steuerventils 36 in der gezeigten Schließstellung ist, wird aufgrund des über die Druckleitung 17 zugeführtenHigh-pressure fuel reservoir available fuel supplies several fuel injection valves of the type described. As long as the valve member 34 of the control valve 36 is in the closed position shown, is supplied via the pressure line 17
Kraftstoffhochdruck auch im Steuerram 25 dieser hohe Druck eingehalten, der nun über die bewegliche Wand 23 das Ventilglied 14 zusätzlich zur Druckfeder 19 mit einer Schließkraft beaufschlagt, so daß das Einspritzventilglied 14 in Schließstellung gebracht wird und in dieser Stellung - 9 -High fuel pressure also maintained in the Steuerram 25 this high pressure, which now acts on the valve member 14 in addition to the compression spring 19 with a closing force via the movable wall 23, so that the injection valve member 14 is brought into the closed position and in this position - 9 -
bleibt. Wird das Steuerventil 36 jedoch geöffnet, kann der Steuerraum 25 über den Abflußkanal 29 entlastet werden. Aufgrund des im Steuerraum sinkenden Druckes reicht die Schließkraft der Druckfeder 19 nicht mehr aus, das Einspritzventilglied 14 gegen den an einer Druckfläche 41 des Ventilglieds angreifenden Kraftstoffhochdruckes in Schließstellung zu halten, so daß dieses in Offenstellung geht. Schließt das Ventilglied 34 des Steuerventils 36 dagegen wieder in Abflußkanal 29, entsteht sofort wieder im Steuerrahmen 25 der hohe Kraftstoffdruck, der dann dasremains. However, if the control valve 36 is opened, the control chamber 25 can be relieved via the drain channel 29. Due to the falling pressure in the control chamber, the closing force of the compression spring 19 is no longer sufficient to hold the injection valve member 14 in the closed position against the high fuel pressure acting on a pressure surface 41 of the valve member, so that it goes into the open position. On the other hand, if the valve member 34 of the control valve 36 closes again in the drain channel 29, the high fuel pressure is generated again in the control frame 25, which then causes the
Einspritzventilglied 14 wieder in Schließstellung bringt und so die Kraftstoffeinspritzung beendigt wird.Brings the injection valve member 14 back into the closed position and the fuel injection is ended.
Zur Verbesserung der Arbeitsweise dieser bekannten Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist nun erfindungsgemäß das Steuerventil verbessert worden. Die Einzelheiten, in denen sich die Erfindung realisiert, sind den nachfolgenden Figuren zu entnehmen. In der Figur 2 ist ein Ausschnitt aus einem Kraftstoffeinspritzventil der in Figur 1 gezeigten grundsätzlichen Art dargestellt, wobei die Figur 2 einemTo improve the operation of this known fuel injection device, the control valve has now been improved according to the invention. The details in which the invention is implemented can be found in the following figures. FIG. 2 shows a section of a fuel injection valve of the basic type shown in FIG. 1, FIG
Ausschnitt A an diesem Kraftstoffeinspritzventil entspricht. Auch dort ist wiederum die Stirnseite 23 als bewegliche Wand an dem den Steuerraum 25 einschließenden Stößel 21 ausgebildet. In den Steuerraum mündet seitlich an der Umfangswand der Führungbohrung 22 der Zuflußkanal 26 mit der Drossel 27 ein, derart, daß der Zufluß durch den Stößel in jeder seiner Stellungen nicht verschlossen wird. Auf der der Stirnseite 23 des Stößels gegenüberliegenden Stirnseite 37 der Führungsbohrung 22 führt über eine Ausnehmung 38 in dieser Stirnseite 37 der Abflußkanal 129 ab. Der Übergang von der kreiszylindrisch ausgebildten Ausnehmung 38 zum Abflußkanal erfolgt über einen kegelförmigen Ventilsitz 39, an dem sich zunächst ein zylindrischer, zum Stößel 21 koaxialer Zwischenraum 40 anschließt von dem aus der Entlastungskanal dann seitlich abführt, wobei in dem Abflußkanal 129 zusätzlich noch eine zweite Drossel 42 angeordnet ist. Zusammen mit der ersten Drossel 27 bestimmt diese das zeitliche Verhalten der Druckentlastung des Steuerraumes .Section A on this fuel injector corresponds. Here too, the end face 23 is again designed as a movable wall on the plunger 21 enclosing the control chamber 25. In the control chamber opens laterally on the peripheral wall of the guide bore 22, the inflow channel 26 with the throttle 27, such that the inflow is not closed by the plunger in any of its positions. On the end face 37 of the guide bore 22 opposite the end face 23 of the tappet, the drain channel 129 leads away via a recess 38 in this end face 37. The transition from the circular-cylindrical recess 38 to the drainage channel takes place via a conical valve seat 39, to which a cylindrical space 40, which is coaxial with the plunger 21, connects from which the relief channel then discharges laterally, in which Drain channel 129 is also a second throttle 42 is arranged. Together with the first throttle 27, this determines the time behavior of the pressure relief of the control room.
Mit dem Ventilsitz 39 wirkt nun ein Ventilglied 44 in gegenüber dem Ventilglied 34 des Steuerventils 36 von Figur 1 abgewandelter Form zusammen. Dieses weist einen Ventilstößel 45 auf, der in einer Bohrung 43 des Ventilgehäuses 11 geführt ist und an seinem hier nicht gezeigten anderseitigen Ende mit dem Piezo 35 gekoppelt ist. An seinem in die Ausnehmung 38 ragenden Ende trägt dieser Ventilstößel einen Kopf 46, an dem eine zum Ventilsitz 39 weisende kegelförmige Dichtfläche 47 angebracht ist. In der gezeigten Schließstellung des Steuerventils 36 liegt diese Dichtfläche 47 am Ventilsitz 39 an, so daß über der durch den Zuflußkanal 26 zuströmende Kraftstoff im Steuerraum 25 einen hohen Druck aufbaut, der das Einspritzventilglied 14 in Schließstellung hält. In dieser Stellung ist der Kopf 46 vom im Steuerraum 25 herrschenden Druck beaufschlagt, der das Ventilglied auch ohne Betätigung durch den Piezo in Schließstellung hält . Zum Öffnen des Steuerventils wird der Piezo betätigt derart, daß der Kopf 46 weiter in die Ausnehmung 38 eintaucht und den Durchströmquerschnitt am Ventilsitz freigibt. Dies erfolgt in der Initialisierung zunächst gegen den Hochdruck im Steuerraum. Sobald das Ventilglied ein bißchen vom Ventilsitz 39 abgehoben hat, erfolgt ein Druckausgleich am Ventilglied, so daß für den weiteren Öffnungshub relativ wenig Öffnungsarbeit am Piezo aufgewendet werden muß. Der Steuerraum wird entlastet und das Einspritzventilglied 14 öffnet. Dabei bewegt sich der Stößel 21 in der gezeigten Darstellung nach oben zur Stirnseite 37 hin. Aufgrund einer Anfasung 24 auf der Stirnseite 23 des Stößels 21 und einer dieser gegenüberliegenden ringförmigen Ausnehmung 28 in der - 11 -A valve member 44 now interacts with the valve seat 39 in a form modified from the valve member 34 of the control valve 36 of FIG. This has a valve tappet 45, which is guided in a bore 43 of the valve housing 11 and is coupled to the piezo 35 at its other end, not shown here. At its end projecting into the recess 38, this valve tappet has a head 46, on which a conical sealing surface 47 facing the valve seat 39 is attached. In the shown closed position of the control valve 36, this sealing surface 47 bears against the valve seat 39, so that a high pressure builds up in the control chamber 25 via the fuel flowing through the inflow channel 26, which holds the injection valve member 14 in the closed position. In this position, the head 46 is acted upon by the pressure prevailing in the control chamber 25, which holds the valve member in the closed position even without actuation by the piezo. To open the control valve, the piezo is actuated in such a way that the head 46 plunges further into the recess 38 and releases the flow cross-section at the valve seat. In the initialization, this is initially done against the high pressure in the control room. As soon as the valve member has lifted a little from the valve seat 39, pressure equalization takes place on the valve member, so that relatively little opening work on the piezo has to be used for the further opening stroke. The control chamber is relieved and the injection valve member 14 opens. The plunger 21 moves upward toward the end face 37 in the illustration shown. Due to a chamfer 24 on the end face 23 of the plunger 21 and an annular recess 28 opposite this in the - 11 -
Stirnseite 37 wird ein Restraum gebildet, der als hydraulischer Anschlag wirkt. Im Bereich dieses Restraumes bleibt dabei immer eine Restfläche des Stößels 21 dem über den Zuflußkanal 26 zugeführten Kraftstoffhochdruck unmittelbar ausgesetzt. Zwischen Stirnfläche 23 und derAn end space 37 is formed which acts as a hydraulic stop. In the area of this residual space, a remaining surface of the plunger 21 is always directly exposed to the high fuel pressure supplied via the inflow channel 26. Between face 23 and the
Stirnfläche 37 im Bereich zwischen diesem Restraum und der Ausnehmung 38 verbleibt ein Drosselspalt, der die entlastete Ausnehmung 38 vom Resträum abkoppelt und der dem Druckaufbau auch in der Ausnehmung 38 nach Schließen des am Ventilsitzes 39 und Ventilglied 44 realisierten Ventils dient.End face 37 in the area between this residual space and the recess 38 remains a throttle gap which decouples the unloaded recess 38 from the residual space and which also serves to build up pressure in the recess 38 after the valve realized on the valve seat 39 and valve member 44 is closed.
Eine Einführung des Zuflußkanals 26 in den einen Teil des Restraumes bildenden ringförmigem Ausnehmung 28 bietet dabei den wesentlichen Vorteil, daß der inFigur 10 gezeigte Zuflußkanal 726 schräg zur Achse des Stößels 721 eingebracht werden kann, ausgehend von einer der Druckversorgung des Druckraumes 16 dienenden Bohrung 59, die parallel zur Achse des Einspritzventils geführt wird. Wird das Einspritzventil¬ gehäuse am Übergang zum Entlastungsraum 30 (Figur 1) getrennt, so kann dann vorteilhaft der Zuflußkanal 726, von der Mündung 61 der parallelen Bohrung 59 von dieser Trennebene 60 aus schräg zum Resträum 738 hin gebohrt werden. Dies hat den wesentlichen Vorteil, daß um den Steuerraum 725 herum das massive Einspritzventilgehäuse erhalten bleibt und keine durch den im Hochdruckzulauf anstehenden Hochdruck verursachte Wandverformungen das Passungsspiel zwischen Führungsbohrung 722 und Stößel 721 nachteilig beeinflussen können. Insbesondere ist kein von einem separaten Einsatz gebildeter Ringraum erforderlich, von dem der Zuflußkanal Hochdruckkraftstoff zum Steuerraum führen muß, wie es in der EP AI- 0 661 442 gezeigt ist. Dort ist die Führung des Stößels innerhalb eines Einsatzes vorgesehen, der von einem dem Hochdruck ausgesetzen Ringraum umgeben ist, und so mit geringer Wandstärke den Steuerraum vom Ringraum trennt. Mit dieser Ausgestaltung kann bereits mit relativ wenig Aufwand bzgl . des das Steuerventil betätigenden Piezos 35 eine sichere und schnelle Steuerung der Einspritzvorgänge vorgenommen werden. Dadurch, daß das Ventilglied nur im Moment des Öffnens dem Piezo einen hohen Widerstand entgegensetzt, danach aber wegen der Druckentlastung im Steuerraum 25 diese Widerstände praktisch 0 werden, braucht der Piezo nur für diese spezielle Belastung ausgelegt zu werden.An introduction of the inflow channel 26 into the annular recess 28 forming part of the residual space offers the essential advantage that the inflow channel 726 shown in FIG. 10 can be introduced obliquely to the axis of the tappet 721, starting from a bore 59 serving to supply pressure to the pressure chamber 16, which is guided parallel to the axis of the injection valve. If the injection valve housing is separated at the transition to the relief chamber 30 (FIG. 1), then the inflow channel 726 can advantageously be drilled obliquely from the separating plane 60 from the mouth 61 of the parallel bore 59 to the residual chamber 738. This has the significant advantage that the solid injection valve housing is preserved around the control chamber 725 and no wall deformations caused by the high pressure in the high pressure inlet can adversely affect the clearance between the guide bore 722 and the plunger 721. In particular, there is no need for an annular space formed by a separate insert, from which the inflow channel must lead high-pressure fuel to the control space, as is shown in EP AI-0 661 442. There, the plunger is guided within an insert which is surrounded by an annular space exposed to high pressure and thus separates the control space from the annular space with a small wall thickness. With this configuration, relatively little effort can be made. of the piezo valve 35 actuating the control valve, safe and rapid control of the injection processes can be carried out. Because the valve member only presents a high resistance to the piezo at the moment of opening, but then these resistances become practically 0 due to the pressure relief in the control chamber 25, the piezo only needs to be designed for this special load.
In Abwandlung zu Figur 2 kann gemäß Figur 3 der Abflußkanal 229 auch seitlich vom Steuerraum 25 abführen. Die Figur 3 zeigt darüberhinaus noch eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, die darin besteht, daß der hier analog zur Figur 2 vorgesehene Ventilsitz nun ein erster Ventilsitz 139 ist, an dem der Zwischenraum 40 wiederum angrenzt, von welchem dann der Abflußkanal 229 über eine zweite Drossel 142 zum Entlastungsraum abführt. Zusätzlich zu diesem ersten Ventilsitz 139 ist nun ein zweiterIn a modification of FIG. 2, the drain channel 229 can also discharge laterally from the control chamber 25, as shown in FIG. FIG. 3 also shows a further advantageous embodiment of the invention, which consists in that the valve seat provided here analogously to FIG. 2 is now a first valve seat 139, to which the intermediate space 40 in turn adjoins, from which the drainage channel 229 then passes through a second Throttle 142 leads to the relief chamber. In addition to this first valve seat 139, there is now a second one
Ventilsitz 49 vorgesehen, der koaxial zum ersten Ventilsitz 139 diesen zur Seite des Steuerraumes 25 gegenüberliegend angeordnet ist. Der Abflußkanal 229 weist dazu in einem Zwischenbereich einen Ventilraum 50 auf, in den der beispielweise kugelförmig ausgebildete Kopf 146 des Ventilgliedes 144 eintauchen kann. Statt dieser kugelförmigen Form wäre durchaus auch eine Form, wie sie in Figur 2 gezeigt ist möglich, mit einer der kegelförmigen Dichtfläche 47 als erste Dichtfläche und einer dieser gegenüberliegenden zweiten, ebenfalls kegelförmigenValve seat 49 is provided, which is arranged coaxially to the first valve seat 139 opposite to the side of the control chamber 25. For this purpose, the drainage channel 229 has a valve space 50 in an intermediate area, into which the head 146 of the valve member 144, for example spherical, can be immersed. Instead of this spherical shape, a shape as shown in FIG. 2 would certainly also be possible, with one of the conical sealing surface 47 as the first sealing surface and a second, likewise conical, opposite this
Dichtfläche 52, die in der Figur 2 als mögliche Alternative für eine Anwendung bei Figur 3 mit einer gestrichelten Bezugslinie bezeichnet ist. Bei der Figur 3 ist bei einem kugelförmigen Kopf die erste Dichtfläche 147 zur Seite des ersten Ventilsitzes 39 hin ausgebildet und dieser gegenüberliegen eine zweite Dichtfläche 152 in Fortsetzung der Kugelform verwirklicht. Diese zweite Dichtfläche wird bei Betätigung desSealing surface 52, which is shown in FIG. 2 as a possible alternative for an application in FIG. 3 with a dashed reference line. In the case of FIG. 3, in the case of a spherical head, the first sealing surface 147 is formed towards the side of the first valve seat 39, and a second sealing surface 152 is formed opposite this in continuation of the spherical shape. This second sealing surface is when the
Ventilglieds 144 zur Anlage an dem zweiten Ventilsitz 49 gebracht und in dieser Position verschließt das Ventilglied 144 nach einem zwischenzeitlichen Öffnen des Abflußkanals 229 diesen wieder. Über die Dauer des Hubes des Ventilglieds 144 von seiner in der Figur 3 gezeigten Stellung am ersten Ventilsitz 139 zum zweiten Ventilsitz 49 erfolgt eine Entlastung des Steuerraumes 25 derart, daß das Einspritzventilglied kurzzeitig öffnen kann. Liegt das Ventilglied mit seiner zweiten Dichtfläche 152 am zweiten Ventilsitz 49 wieder an, so baut sich sehr schnell der Druck im Steuerraum 25 wieder auf und dasValve member 144 brought to rest on the second valve seat 49 and in this position, the valve member 144 closes the drain channel 229 again after an interim opening. Over the duration of the stroke of the valve member 144 from its position shown in FIG. 3 on the first valve seat 139 to the second valve seat 49, the control chamber 25 is relieved in such a way that the injection valve member can open briefly. If the valve member with its second sealing surface 152 rests on the second valve seat 49, the pressure in the control chamber 25 builds up again very quickly, and that
Kraftstoffeinspritzventil schließt. Diese Ausgestaltung hat den sehr wesentlichen Vorteil, daß in einer einzigen Bewegungsabfolge und -richtung bei Betätigung des Ventilglieds 144 durch den Piezo 35 ein Öffnen und Wiederschließen der Entlastungsleitung mit Zwischenentlastung des Steuerraumes durchgeführt werden kann, was es ermöglicht, daß sehr kurze Entlastungszeiten zu verwirklichen sind. Dies ist ganz im Sinne der Einspritzunterbrechung zwischen einer Voreinspritzung und einer nachfolgenden Haupteinspritzung. Während bei allen bekannten Ausgestaltungen für diesen Vorgang eine erste Hin- und Herbewegung des Ventilglieds zur Erzeugung einer Voreinspritzung erforderlich war und eine zweite Hin- und Herbewegung des Ventilglieds zur Bestimmung derFuel injector closes. This configuration has the very significant advantage that opening and reclosing of the relief line with intermediate relief of the control chamber can be carried out in a single movement sequence and direction when the valve member 144 is actuated by the piezo 35, which enables very short relief times to be achieved . This is entirely in the sense of interrupting the injection between a pre-injection and a subsequent main injection. While in all known configurations for this process a first back and forth movement of the valve member was required to produce a pilot injection and a second back and forth movement of the valve member to determine the
Haupteinspritzung erforderlich war, kann nun durch eine einzige Hin- und Herbewegung des Ventilglieds sowohl die Voreinspritzung als auch die Haupteinspritzung mit Spritzunterbrechung gesteuert werden. Der Figur 4 ist dazu oben der Hubverlauf des Einspritz¬ ventilglieds 14zu entnehmen und diesem zugeordnet der Hubverlauf des Ventilglieds 144 des Steuerventils über der Zeit. Man erkennt im oben liegenden Teil des Diagramms die kurzzeitige Öffnung des Einspritzventils zur Durchführung der Voreinspritzung VE, dann eine Spritzunterbrechung SU und dann folgt die Öffnung des Einspritzventils für die Haupteinspritzung HE. Im darunterliegenden Teil des Diagramms erkennt man, daß aus der Ausgangslage mit dem Hub 0 das Ventilglied 144 einen Hub zurücklegt, über den die Voreinspritzung erfolgt. Beim Hub he ist diese Voreinspritzung beendet und auch die größte Auslenkung des Ventilglieds 144 erreicht. Nach Verharrung über die Zeit SU in dieser Endlage folgt das Wiederzurücklaufen des Ventilglieds 144 in eine Zwischenstellung ZS, in der die Querschnitte an beiden Ventilsitzen 139 und 49 geöffnet sind für die Durchführung der Haupteinspritzung HE und anschließenden der endgültige Zurücklauf zum ersten Ventilsitz 139. In dieser Ausführung liegen die Ventilsitze 139 und 49 vorzugsweise koaxial hintereinander und koaxial zum Ventilstößel des Ventilglieds 144. An beiden Ventilsitzen wird jeweils ein Sitzventil auf diese Weise realsiert.Main injection was required, both the pre-injection and the main injection with injection interruption can now be controlled by a single back and forth movement of the valve member. 4 shows the stroke profile of the injection valve member 14 and the stroke profile of the valve member 144 of the control valve over time is assigned to this. One can see in the part of the diagram above the short-term opening of the injection valve for carrying out the pre-injection VE, then a spray interruption SU and then the opening of the injection valve for the main injection HE. In the part of the diagram below it can be seen that from the initial position with the stroke 0, the valve member 144 covers a stroke over which the pre-injection takes place. At the stroke he this pre-injection is finished and the greatest deflection of the valve member 144 is reached. After persistence over the time SU in this end position, the valve member 144 returns to an intermediate position ZS, in which the cross sections on both valve seats 139 and 49 are open for carrying out the main injection HE and then the final return to the first valve seat 139. In this The valve seats 139 and 49 are preferably arranged coaxially one behind the other and coaxial to the valve tappet of the valve member 144. A seat valve is realized in this way on both valve seats.
Zur Reduzierung der Anforderungen an den Piezo zurTo reduce the demands on the piezo
Durchführung der Stellbewegung des Ventilglieds ist in Weiterbildung zum Ausführungsbeispiel nach Figur 3 der zweite Ventilsitz als Ventilsitz 149 an einem elastisch verformbaren Zwischenteil 55 angeordnet. Dieses hat beispielsweise die Form einer Scheibe, die vorzugsweise aus Metall besteht und zwischen zwei Hälften des Ventilgehäuses 11 dicht eingespannt ist. Sie weist koaxial zum Stößel 21 bzw. zum Ventilglied 244 eine Durchgangsbohrung 56 auf, die den Ventilraum 150 mit dem Steuerraum 125 verbindet. Der Eintritt der Durchgangsbohrung 56 in den Ventilraum 150 ist als zweiter Ventilsitz 349 ausgebildet, an dem die zweite Dichtfläche 352 des Ventilglieds 344 in seiner maximal ausgelenkten Position dicht zur Anlage kommt. Der Kopf 346 des Ventilglieds 344 trägt als erste Dichtfläche 347 eine Kegelfläche und als zweite Dichtfläche 352 eine kugelförmige Fläche, in Abwandlung zum Ausführungsbeispiel nach Figur 3. Es könnte aber auch eine Konfiguration des Kopfes 46 von Figur 2 hier Anwendung finden. Auf der Seite zum Steuerraum 125 hin weist das elastisch verformbare Zwischenteil eine konzentrisch zur Durchgangsbohrung 56 liegende, ringförmige Ausnehmung 57 auf, mit der erreicht wird, daß das elastisch verformbare Zwischenteil beginnend an dieser ringförmigen Ausnehmung 57, insbesondere nach oben zum Ventilglied 344 hin, leichter ausgelenkt werden kann. Diese Eigenschaft läßt sich aber auch durch andersartige Minderungen der Stärke des Zwiεchteils erzielen. In Figur 6 ist diese Situation der Auslenkung des Zwischenteils dargestellt, dort jedoch anhand eines Ventils mit einem Kopf 446 des Ventilgliedes 444, der gemäß Figur 3 kugelförmig ist. Gelangt der Kopf 446 mit seiner zweiten Dichtfläche in Anlage an den zweiten Ventilsitz 349 kann sich im Steuerraum 25 der im Kraftstoffhochdruckspeicher herrschende hohe Druck aufbauen. War in der Position des Ventilglieds 344 von Figur 5 der Ventilraum 150 dem selben Druck ausgesetzt wie der Steuerraum 125, so herrschen bei der Position gemäß Figur 6 nun unterschiedliche Drücke derart, daß das elastisch verformbare Zwischenteil 55 nun zum Ventilglied 444 hin verformt wird. In der Figur 7 ist dieser Vorgang dargestellt. In einander zugeordneten, übereinander liegenden Diagrammteilen ist oben die Hubbewegung desThe second valve seat is arranged as a valve seat 149 on an elastically deformable intermediate part 55 in a development of the exemplary embodiment according to FIG. 3. This has, for example, the shape of a disk, which is preferably made of metal and is tightly clamped between two halves of the valve housing 11. It has a through bore 56 coaxial with the tappet 21 or the valve member 244, which connects the valve chamber 150 to the control chamber 125. The entry of the through hole 56 into the valve space 150 is formed as a second valve seat 349, on which the second sealing surface 352 of the valve member 344 comes to rest tightly in its maximally deflected position. The head 346 of the valve member 344 carries a conical surface as the first sealing surface 347 and a spherical surface as the second sealing surface 352, in a modification of the exemplary embodiment according to FIG. 3. However, a configuration of the head 46 from FIG. 2 could also be used here. On the side towards the control chamber 125, the elastically deformable intermediate part has an annular recess 57 lying concentrically to the through-bore 56, with which it is achieved that the elastically deformable intermediate part starts lighter at this annular recess 57, in particular upwards towards the valve member 344 can be deflected. However, this property can also be achieved by differently reducing the thickness of the intermediate part. This situation of the deflection of the intermediate part is shown in FIG. 6, but there using a valve with a head 446 of the valve member 444, which is spherical according to FIG. If the head 446 with its second sealing surface comes into contact with the second valve seat 349, the high pressure prevailing in the high-pressure fuel accumulator can build up in the control chamber 25. In the position of the valve member 344 of FIG. 5, the valve chamber 150 was exposed to the same pressure as the control chamber 125, the pressures in the position according to FIG. 6 now differ so that the elastically deformable intermediate part 55 is now deformed towards the valve member 444. This process is shown in FIG. The stroke movement of the
Einspritzventilglieds 14 wiedergegeben, wiederum mit dem Bereich der Voreinspritzung VE, der Spritzpause SU und der Haupteinspritzung HE. In dem unteren Teil des Diagramms ist mit der Kurve M die Bewegung des elastischen Zwischenteils wiedergegeben. Bei einer Ausgangslage hmO wird bezogen auf den Stellweg des Ventilglieds 444 das Zwischenteil mit dem zweiten Ventilsitz 349 in eine Position hml gebracht. Das beginnt mit Ende der Hubbewegung des Ventilglieds 440, wenn das Ventilglied ausgehend von der Ausgangsstellung VO in die Position hmO in Anlage an das Zwischentiel gelangt. Ist diese Position erreicht wird das Ventilglied zusammen mit dem zweiten Ventilsitz 349 des Zwischenteils unter Einwirkung des nun entstehenden Differenzdruckes in die Position hml gebracht und verharrt dort, solange das Ventilglied 444 am zweiten Ventilsitz 349 anliegt. Danach geht nach dem Wiederabheben des Ventilglieds 444 vom zweiten Ventilsitz 349 dieser wieder in seine Ausgangslage hmO zurück und das Ventilglied 444 wie bei dem Diagramm nach Figur 4 in eine Zwischenstellung ZS, bei der der Steuerraum 125 entlastet ist und die Haupteinspritzung vollzogen wird. Anschließend geht das Ventilglied in seine Endlage VO zurück. In dem Bereich, in dem die Membran in Richtung Hub hml ausweicht kann auch das Ventilglied rückgehend ausgelenkt werden, so daß sich sein Hub von der ursprünglichen Endlage hmO in eine gemeinsame Endlage hml zurückbewegt. Der danach zum vollständigen Öffnen vom Ventilglied 444 durchzuführende Hub ist somit verringert gegenüber der gestrichelt eingezeigten Version der Kurve VI, die sich ohne elastisches Ausweichen des Zwischenteils einstellen würde. Dadurch, daß unmittelbar nach dem Abheben vom zweiten Ventilsitz 349 beide Teile, das Ventilglied 444 und das elastisch verformbare Zwischenteil 55, einen Hub im Öffnungssinne durchführen, ergibt sich hier ein sehr schnelles Entlasten des Steuerraumes 125 für die Durchführung der Haupteinspritzung. Die Anforderungen an den Maximalhub des Piezos sind somit geringer, da die eigentliche Schließkraft zum zweiten Ventilsitz 349 sich zusammen mit der Verformung des elastisch verformbaren Zwischenteils einstellt. Dies -ist ganz wesentlich vorteilhaft, da die Größe eines Piezoantriebs und der dazu bereitgestellten Energie mit der Größe des erforderlichen Stellhubes wesentlich zunimmt. Auf hier dargestellten Weise kann der erforderliche Hub bei gleicher Leistung des Steuerventils reduziert werden.Injection valve member 14 reproduced, again with the area of the pre-injection VE, the spray pause SU and the main injection HE. In the lower part of the diagram, the curve M represents the movement of the elastic intermediate part. With a starting position hmO is based on the travel of the valve member 444 brought the intermediate part with the second valve seat 349 into a position hml. This begins with the end of the lifting movement of the valve member 440, when the valve member comes from the initial position VO into the position hmO in contact with the intermediate part. Once this position has been reached, the valve member together with the second valve seat 349 of the intermediate part is brought into the position hml under the influence of the differential pressure that now arises, and remains there as long as the valve member 444 bears against the second valve seat 349. After the valve member 444 has been lifted again, the second valve seat 349 returns to its starting position hmO and the valve member 444, as in the diagram according to FIG. 4, into an intermediate position ZS, in which the control chamber 125 is relieved and the main injection is carried out. The valve member then returns to its end position VO. In the area in which the membrane deviates in the direction of stroke hml, the valve member can also be deflected backward so that its stroke moves back from the original end position hmO to a common end position hml. The stroke which is then to be carried out by valve member 444 for complete opening is thus reduced compared to the dashed-line version of curve VI, which would occur without elastic deflection of the intermediate part. The fact that immediately after lifting off the second valve seat 349 both parts, the valve member 444 and the elastically deformable intermediate part 55, perform a stroke in the opening direction, results in a very quick relief of the control chamber 125 for performing the main injection. The requirements for the maximum stroke of the piezo are therefore lower, since the actual closing force for the second valve seat 349 is established together with the deformation of the elastically deformable intermediate part. This is very advantageous because of the size of a piezo drive and the size provided energy increases significantly with the size of the required stroke. In the manner shown here, the required stroke can be reduced with the same performance of the control valve.
Im vorstehenden waren verschiedene Ausführungsformen des Ventilgliedes wiedergegeben. Dazu zeigt Figur 8 noch eine Variante mit einem Kopf 546 des Ventilgliedes 544, der als erste und zweite Dichtfläche jeweils eine kegelförmige Dichtfläche 547 un 552 hat. Entsprechend sind dieVarious embodiments of the valve member were reproduced above. 8 shows a variant with a head 546 of the valve member 544, which has a conical sealing surface 547 and 552 as the first and second sealing surface. They are accordingly
Ventilsitze ausgebildet. Letztendlich ist es auch möglich, statt einer kegelförmigen zweiten Dichtfläche 552 auch eine Flachsitzdichtfläche zu verwirklichen, mit entsprechend ausgebildeten zweiten Ventilsitz.Valve seats trained. Ultimately, it is also possible to implement a flat seat sealing surface instead of a conical second sealing surface 552, with a correspondingly designed second valve seat.
In einer Weiterbildung gemäß einem sechsten Ausführungs¬ beispiel kann das Ventilglied 644 von Figur 9 zweiteilig ausgeführt werden, derart, daß es einen Kopf 646 aufweist, der die erste Dichtfläche 647 trägt und auf der dieser Dichtfläche abgewandten Seite eine Führungsfläche 59 hat, an der ein mit dem Ventilglied 644 hydraulisch gekoppeltes zweites Ventilglied 60 geführt wird. Dieses ist im ausgeführten Beispiel als Kugel verwirklicht, die mit einem kugelförmigen, vorzugsweise aber mit einem kegelförmigen zweiten Ventilsitz 649 zusammenwirkt. In der gezeigtenIn a further development according to a sixth exemplary embodiment, the valve member 644 of FIG. 9 can be designed in two parts, in such a way that it has a head 646 which carries the first sealing surface 647 and has a guide surface 59 on the side facing away from this sealing surface with the valve member 644 hydraulically coupled second valve member 60 is guided. In the example shown, this is implemented as a ball, which interacts with a spherical, but preferably with a conical, second valve seat 649. In the shown
Position des Ventilglieds 644 am ersten Ventilsitz 639 wird die Kugel 60 durch den Druck im Steuerraum 625 in Anlage am Ventilglied 644 gehalten. Bei Betätigung kommt diese geführt auf den zweiten Ventilsitz 649 zur Anlage. Mit einer solchen Kugel läßt sich günstig als Normteil eine dichte Passung mit dem Ventilsitz erzielen. Position of the valve member 644 on the first valve seat 639, the ball 60 is held in contact with the valve member 644 by the pressure in the control chamber 625. When actuated, it comes to rest on the second valve seat 649. With such a ball, a tight fit with the valve seat can be achieved cheaply as a standard part.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Kraftstoffhocndruckquelle (1), aus der ein Kraftstoffeinspritzventil (9) mit Kraftstoff versorgt wird, das ein Einspritzventilglied zur Steuerung von Einspritzöffnungen (12) und einen Steuerraum (25) aufweist, der von einer beweglichen Wand (23) , die mit dem Einspritzventilglied (14) wenigstens mittelbar verbunden ist, begrenzt wird und der einen mittels einer Drossel dimensionierte von einer Hochdruckquelle, vorzugsweise von der Kraftstoffhochdruckquelle (1) kommenden Zuflußkanal (26) , und einem Abflußkanal (29) mit definiertem maximalen Abflußquerschnitt zu einem Entlastungsraum (30) aufweist, an welchem Abflußkanal ein Ventilsitz (39) ausgebildet ist, der durch eine Dichtfläche (47) eines Ventilglieds (44, 46)eines Steuerventils (36), das von einem Piezo (35) betätigt wird, gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (39) zum Steuerraum (25) hinweisend am Abflußkanal (129) angeordnet ist und der Piezo (35) das Ventilglied (44, 46) zum Öffnen des Abflußkanals (129) zum Steuerraum (25) hin gegen den im Steuerraum (25) herrschenden Druck vom Ventilsitz (39) abhebt und das Ventilglied (44, 46) vom Druck im Steuerraum (25) in Schließrichtung beaufschlagt ist.1. Fuel injection device for internal combustion engines with a fuel high pressure source (1), from which a fuel injection valve (9) is supplied with fuel, which has an injection valve member for controlling injection openings (12) and a control chamber (25), which is from a movable wall (23) , which is at least indirectly connected to the injection valve member (14), and to the one dimensioned by means of a throttle from a high pressure source, preferably from the high pressure fuel source (1) coming inflow channel (26), and an outflow channel (29) with a defined maximum outflow cross section has a relief chamber (30), on which discharge channel a valve seat (39) is formed, which is controlled by a sealing surface (47) of a valve member (44, 46) of a control valve (36) which is actuated by a piezo (35) , characterized in that the valve seat (39) facing the control chamber (25) is arranged on the drainage channel (129) u nd the piezo (35) the valve member (44, 46) for opening the drain channel (129) to the control chamber (25) against the pressure prevailing in the control chamber (25) from the valve seat (39) and the valve member (44, 46) from Pressure in the control chamber (25) is applied in the closing direction.
2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abflußkanal (129) an der der beweglichen Wand des Steuerraumes (25) gegenüberliegenden Stirnseite (37) in den Steuerraum (25) einmündet und zwischen beweglicher Wand (23) und Stirnseite (37) eine Ausnehmung (38) angeordnet ist, die das Ventilglied (44, 46) in seiner geöffneten Stellung aufnimmt2. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that the drain channel (129) on that of the movable Wall of the control chamber (25) opposite end face (37) opens into the control chamber (25) and between the movable wall (23) and end face (37) a recess (38) is arranged, which the valve member (44, 46) in its open position records
3 Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz am Abflußkanal ein erster Ventilsitz (139) ist und steuerraumseitig von diesem ersten Ventilsitz ein den Abflußquerschnitt des Abflußkanals (229) begrenzender zweiter Ventilsitz (49) vorgesehen ist, der durch eine zusätzliche, vom Ventilglied (144, 146) unter Einwirkung der Betätigung durch den Piezo bewegte zweite Dichtflache (152) verschlossen wird, nachdem das Ventilglied (144, 146) vom ersten Ventilsitz (139) abgehoben hat3 Fuel injection device according to claim 1 or 2, characterized in that the valve seat on the drainage channel is a first valve seat (139) and on the control chamber side of this first valve seat a drainage cross section of the drainage channel (229) delimiting second valve seat (49) is provided, which by an additional , is closed by the valve member (144, 146) under the action of the piezo-actuated second sealing surface (152) after the valve member (144, 146) has lifted off the first valve seat (139)
4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des ersten Ventilsitzes (139) vom zweiten Ventilsitz (49) so bemessen ist, daß in einer Zwischenstellung des Ventilglieds (144, 146) die Abflußquerschnitte an beiden Ventilsitzen geöffnet sind.4. Fuel injection device according to claim 3, characterized in that the distance of the first valve seat (139) from the second valve seat (49) is dimensioned such that in an intermediate position of the valve member (144, 146) the drainage cross sections are open at both valve seats.
5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitze (139, 49) koaxial zueinander angeordnet sind.5. Fuel injection device according to claim 4, characterized in that the valve seats (139, 49) are arranged coaxially to one another.
6. Kraftεtoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (44, 144, 344, 444, 544, 644) einen wenigstens eine der Dichtflächen (47, 52, 152, 147, 347, 352, 547, 552, 647) tragenden Kopf (46, 146, 346, 446 546, 646) aufweist, der am Ende eines Stößels (45) angeordnet ist, der durch den vom ersten Ventilsitz (39, 139, ) umgrenzte Querschnitt des Abflußkanals ragt und zwischen sich und dem ersten Ventilsitz den größten Abflußquerschnitt definiert.6. A fuel injection device according to claim 5, characterized in that the valve member (44, 144, 344, 444, 544, 644) has at least one of the sealing surfaces (47, 52, 152, 147, 347, 352, 547, 552, 647) bearing head (46, 146, 346, 446 546, 646), which is arranged at the end of a plunger (45) which is delimited by the first valve seat (39, 139,) Cross-section of the drainage channel protrudes and defines the largest drainage cross-section between itself and the first valve seat.
7. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Dichtfläche (152) und der zweite Ventilsitz (49) zusammen ein Sitzventil bilden und das Ventilglied (144, 146) bei geschlossenem Sitzventil vom Druck im Steuerraum (25) in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird.7. Fuel injection device according to claim 6, characterized in that the second sealing surface (152) and the second valve seat (49) together form a seat valve and the valve member (144, 146) is acted upon by the pressure in the control chamber (25) in the opening direction when the seat valve is closed .
8. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ventilsitz (349) zusammen mit eienm weiter zum Steuerraum (25) führenden Verbindungs¬ querschnitt an einem im Bereich des zweiten Ventilsitzes (349) elastisch verformbaren Zwischenteil (55) ausgebildet sind, das an seinen Ränder fest zwischen Teilen des Gehäuses (11) des Kraftstoffeinspritzventils eingespannt ist.8. Fuel injection device according to claim 3, characterized in that the second valve seat (349) together with eienm further to the control chamber (25) leading connection cross-section on an in the region of the second valve seat (349) elastically deformable intermediate part (55) are formed, the is firmly clamped at its edges between parts of the housing (11) of the fuel injection valve.
9. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenteil (55) als Membran ausgebildet ist.9. Fuel injection device according to claim 8, characterized in that the intermediate part (55) is designed as a membrane.
10. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran eine Metallmembran ist, deren Verformbarkeit durch Bereiche verminderter Membandicke, insbesondere durch ringförmige, konzentrisch zum zweiten Ventilsitz liegende Ausnehmungen (57) erhöht wird.10. Fuel injection device according to claim 9, characterized in that the membrane is a metal membrane, the deformability is increased by areas of reduced membrane thickness, in particular by annular, concentric to the second valve seat recesses (57).
11. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Abflußquerschnitt durch eine Drossel (42) gebildet wird. 11. Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the maximum discharge cross section is formed by a throttle (42).
12. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ventilsitz als Kegelventilsitz (39, 139) ausgebildet ist.12. Fuel injection device according to one of claims 3 to 11, characterized in that the first valve seat is designed as a cone valve seat (39, 139).
13. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ventilsitz als Kugelsitz ausgebildet ist.13. Fuel injection device according to claim 12, characterized in that the second valve seat is designed as a ball seat.
14 Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ventilsitz (552, 649) als14 Fuel injection device according to claim 12, characterized in that the second valve seat (552, 649) as
Kegelsitz ausgebildet ist.Cone seat is formed.
15. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ventilsitz als Flachsitz ausgebildet ist.15. Fuel injection device according to claim 12, characterized in that the second valve seat is designed as a flat seat.
16. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Dichtfläche an einem vom Ventilglied betätigten Teil (60) ausgebildet ist, das unter dem Druck im Steuerraum (25) am Ventilglied (644, 646) zur Anlage kommt.16. Fuel injection device according to claim 12, characterized in that the second sealing surface is formed on a part actuated by the valve member (60), which comes to rest under pressure in the control chamber (25) on the valve member (644, 646).
17. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Dichtfläche an einer Kugel (60) ausgebildet ist, die an einer Führungsfläche (59) des Ventilgliedes (644, 646) geführt wird.17. Fuel injection device according to claim 16, characterized in that the second sealing surface is formed on a ball (60) which is guided on a guide surface (59) of the valve member (644, 646).
18. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 17 dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (45) in einer koaxial zu den Ventilsitzen verlaufenden Bohrung (43) geführt ist, zwischen dem und dem ersten Ventilsitz ein Raum (40) begrenzt wird, über den der Abflußkanal (129) zum Entlastungsraum (30, 32, 4) führt.18. Fuel injection device according to one of claims 6 to 17, characterized in that the tappet (45) is guided in a bore (43) running coaxially to the valve seats, between the and the first valve seat a space (40) is limited, via which the drain channel (129) leads to the relief chamber (30, 32, 4).
19. Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Kraftstoffhochdruckquelle (1), aus der ein19. Fuel injection device for internal combustion engines with a high-pressure fuel source (1) from which a
Kraftstoffeinspritzventil (9) mit Kraftstoff versorgt wird, das ein Einspritzventilglied zur Steuerung von Einspritzöffnungen (12) und einen Steuerraum (25) aufweist, der von einer beweglichen Wand (23) , die mit dem Einspritzventilglied (14) wenigstens mittelbar verbunden ist, begrenzt wird und der einen mittels einer Drossel dimensionierte von einer Hochdruckquelle, vorzugsweise von der Kraftstoffhochdruckquelle (1) kommenden Zuflußkanal (726) , und einen Abflußkanal (29) zu einem Entlastungsraum (30) aufweist, an welchem Abflußkanal ein Ventilsitz (39) ausgebildet ist, der durch eine Dichtfläche (47) eines Ventilglieds (44, 46) eines Steuerventils (36) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuflußkanal von einem im Kraftstoffeinspritzventil längs verlaufenden Druckkanal (59) aus mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt wird und der Einspritzventilkörper mehrteilig ausgeführt ist mit einer Teilungsebene (60) , in die der Druckkanal mündet und von der aus durch die Mündung (61) dieses Druckkanals in der Teilungsebene hindurch der Zuflußkanal (726) gebohrt wird, wobei in der obersten Stellung der beweglichen Wand (721) ein ringförmiger Restraum (738) zwischen Stirnseite der die beweglichen Wand aufnehmenden Bohrung (722) und der beweglichen Wand selbst verbleibt und in diesen Restraum der Zuflußkanal (726) einmündet. Fuel injection valve (9) is supplied with fuel, which has an injection valve member for controlling injection openings (12) and a control chamber (25) which is delimited by a movable wall (23) which is at least indirectly connected to the injection valve member (14) and which has an inflow channel (726) coming from a high-pressure source, preferably from the high-pressure fuel source (1), and an outflow channel (29) to a relief chamber (30), on which outflow channel a valve seat (39) is formed, which is designed by means of a throttle is controlled by a sealing surface (47) of a valve member (44, 46) of a control valve (36), characterized in that the inflow channel is supplied with fuel under high pressure from a pressure channel (59) running longitudinally in the fuel injection valve and the injection valve body is constructed in several parts is with a division level (60) into which the pressure channel opens and from which through the mouth (61) of this pressure channel in the division plane through the inflow channel (726) is drilled, wherein in the uppermost position of the movable wall (721) an annular residual space (738) between the end face of the bore (722) receiving the movable wall and the Movable wall itself remains and the inflow channel (726) opens into this remaining space.
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