EP1283955A1 - Gestreckte pumpen-ventil-düseneinheit mit hydraulisch-mechanischer übersetzung - Google Patents

Gestreckte pumpen-ventil-düseneinheit mit hydraulisch-mechanischer übersetzung

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EP1283955A1
EP1283955A1 EP01943011A EP01943011A EP1283955A1 EP 1283955 A1 EP1283955 A1 EP 1283955A1 EP 01943011 A EP01943011 A EP 01943011A EP 01943011 A EP01943011 A EP 01943011A EP 1283955 A1 EP1283955 A1 EP 1283955A1
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EP
European Patent Office
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injection device
fuel injection
valve
nozzle
chamber
Prior art date
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EP01943011A
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Anja Melsheimer
Matthias Beck
Manfred Mack
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M59/46—Valves
    • F02M59/466—Electrically operated valves, e.g. using electromagnetic or piezoelectric operating means
    • F02M59/468—Electrically operated valves, e.g. using electromagnetic or piezoelectric operating means using piezoelectric operating means

Definitions

  • the present invention relates to a pump-valve nozzle inlet (PVD) in a stretched arrangement with hydraulic-mechanical transmission.
  • PVD pump-valve nozzle inlet
  • DE 39 10 793 AI relates to a fuel injection device for diesel internal combustion engines with at least one pump piston. This is sealingly guided in a sleeve and, together with the pump body, forms a delivery chamber which is connected to a suction chamber by a control element during the downward movement of the pump piston, the delivery chamber being in flow connection with an injection valve via an injection line.
  • the invention has for its object to keep the harmful space of the fuel injector as small as possible in order to be able to achieve high injection pressures. This is solved in that there is a permanently open flow connection between the delivery chamber and the injection valve.
  • DE 198 99 627 AI relates to a fuel injection device for internal combustion engines.
  • the high-pressure delivery in a high-pressure channel provided between the high-pressure fuel pump and the fuel injection valve can be controlled by means of an electrical control valve, which has an electrically actuatable, displaceable valve member with a valve sealing surface. With the valve sealing surface, it interacts with a stationary valve seat to form a sealing cross section.
  • the control valve member and / or a sleeve guiding it are made of ceramic.
  • pressure pulsations in the system can occur due to the L-shaped arrangement from the valve to the injection nozzle.
  • an essentially vertical arrangement of a pump part, a valve part adjoining the latter and a nozzle part of an injection arrangement adjoining the valve part can be ensured.
  • a largely flow-free pressure build-up can be achieved.
  • the components PVD are hydraulically seen, all in a row.
  • the elongated arrangement of the PVD units allows a hydraulic-mechanical translator to be flanged to the side. Due to the essentially vertical arrangement of the pump part, valve part and nozzle part, a length ratio of 1: 5 between the pump chamber and control valve chamber and control valve chamber to the nozzle chamber can be optimally realized between these parts.
  • the valve chamber can be designed in an optimal manner with regard to the aspect ratios of the line systems.
  • the mechanical stroke paths required to actuate the control valve can be easily adjusted.
  • the actuating unit contains a mechanical transmission in the form of a lever which can be pivoted about an axis of rotation, the hydraulic Translation volume can be kept small, which can be operated with very low pressures (only 6 bar).
  • the vertical arrangement of the PDE units of an injector proposed according to the invention is accompanied by the advantage that, instead of the previously necessary three to four Ho chdrackboh ⁇ mgs intersections in the injector body, now only two high-pressure bore intersections in the injector body are necessary.
  • the high-pressure borehole blanks In order to guarantee a pressure threshold strength of up to approx. 2000 bar of an injector body for high-pressure diesel injection systems, the high-pressure borehole blanks must be minimized, as these impair the mechanical strength of the injector body.
  • High-pressure bore intersections define the limit of the mechanical stress on an injector body, which limits the pressure level that can be achieved in the high-pressure collecting chamber (common rail).
  • FIG. 2 shows the arrangement of the components of a pump-valve-nozzle system of an injector proposed according to the invention
  • PVD unit with hydraulic-mechanical translator flanged in the area of the valve part.
  • FIG. 1 shows the Y or L-shaped arrangements of the components which have arisen in previous solutions on PVD systems.
  • FIG. 2 schematically shows the arrangement of the components of a pump-valve-nozzle system of an injector proposed according to the invention.
  • the essential components of the K ⁇ aftstoff injection device 1 are arranged in the vertical direction. With regard to the fluid direction of the fuel coming from the pump part P under high fuel, the components P, V and D are hydraulically arranged one behind the other. With this configuration, on the one hand, installation space is saved, which is only very scarce available on the cylinder head of an internal combustion engine, and the supply line connecting the individual parts P, V and D of the fuel injection device can be designed in an optimal length. This is an optimal behavior in terms of the pressure fluctuations that build up in the fuel under high pressure Supply lines can be achieved if the aspect ratio of supply lines 5 and 8, ie left: 1 2, is in the range between 1: 4 and 1: 6. The length ratio of the two inlet bores 5 and 8 (cf. illustration according to FIG.
  • This selected length ratio of the inlet and connection lines between the components of the pump-valve-nozzle system of a fuel injection device 1 is a largely vibration-free pressure build-up can be achieved in the fuel injection device 1.
  • a vibration-free pressure build-up within a pump-valve-nozzle system offers the possibility, in further development of the injection systems, to achieve a boat pre-injection, which is very difficult to achieve in the injection system, which is subject to considerable pressure pulsations, the precision of the pre-injection or Leaves a lot to be desired.
  • FIG. 3 shows the optimal spacing relationships of the pump part, valve part and nozzle part of a K-fuel injection device with regard to the pressure oscillation structure.
  • the pump part P consisting of the pump piston 3, which plunges into the pump chamber 4, is connected to the valve chamber 6.1 via the inlet bore 5.
  • the length of the inlet bore 5 connecting the pump chamber 4 to the valve chamber 6.1 is denoted by li. from
  • Valve chamber 6.1 extends through the injector body to 8
  • Nozzle space designated by reference number 12.
  • Injector body is denoted by 1 2 . According to the statements in
  • Injector body of the fuel injection device 1 the structure of Avoid pressure pulsations in the high pressure fuel fluid effectively.
  • FIG. 4 shows an embodiment variant of the PVD unit proposed according to the invention with hydraulic, mechanical translators flange-mounted on the side in the area of the valve part V.
  • the upper part of the injector 1 contains a pump part P.
  • the pump piston 3 plunges into a pump chamber 4 and in this way pressurizes an existing fuel supply there.
  • a bore 5 extends from the pump chamber 4 into a valve chamber 6.1 of a control valve 6, which is received in a valve part V of the injector of the fuel injection device 1.
  • the length of the inlet bore 5 between the pump chamber 4 and the valve chamber 6.1 is denoted by li.
  • a push rod 6.4 is also formed on the control part 6, the rounded head of which projects laterally from the injector body 1. In the position of the control part 6 shown in FIG.
  • an inlet bore 8 extends, which runs essentially parallel to the axis of symmetry of the valve body 1, to the nozzle chamber 12.
  • the nozzle chamber 12 is penetrated by a nozzle needle 11, the nozzle seat 13 of which is formed at the tip of the injector body 1 and one Nozzle opening 14, which projects into the combustion chamber of an internal combustion engine, either closes it or releases it.
  • a pressure piece 10 is shown, which can be acted upon by a plate with an overlying compression spring 9 ' completely enclosed by the injector body housing.
  • Fuel injector is located at a distance 1 from the valve part of the pump-valve-nozzle unit of the fuel injector 1.
  • the ratio of the lengths li of the inlet bore 5 to the length of the inlet bore 8 between the valve chamber 6.1 of the valve part V and the nozzle chamber 12 of the nozzle part D is advantageously according to those given above
  • the nozzle part D is connected to the injector body 1 by means of a screw connection 15.
  • the centering of the nozzle part D to ensure the alignment of the inlet bore 8 in the nozzle chamber 12 is made possible by the centering pin 16 or 17, which are provided between the components to be assembled with one another.
  • a translator flange 7 is arranged on the side surface of the injector, in which a translator lever 18 that can be pivoted about an axis is received.
  • the translator lever 18 is acted upon on the one hand by a return spring 19 and on the other hand is connected with its lower end to the rounded end of the push rod 6.4 of the control part 6.
  • Via the secondary piston 20 provided in the flange 7, 27, the rotatably mounted translator lever 18 is moved about its pivot point.
  • the secondary piston 20 is connected via a gap-shaped connection through the booster flange 27 to a leak oil reservoir 22 which can be acted upon by a primary piston 23 and which results in actuation of the secondary piston 20.
  • a contact plate 24 is provided above the primary piston 23, which in turn can be actuated via a piezo actuator 25.
  • the piezo actuator 25 is screwed to the translator flange 27 on an actuator screw connection 26.
  • the hydraulic translation volume can be kept low, which means that the refill via the leakage oil pressure with small pressures , for example 6 bar can be driven.
  • the mechanical wear that occurs between components 20, 18 and 6.4 of the valve actuation can be compensated very easily via the leakage gap between primary piston 23 and secondary piston 20 by means of a trailing volume.
  • the injector body of the fuel injection device according to FIG. 4 has a pressure threshold strength of pressures of up to at least 2000 bar and advantageously avoids a further high-pressure sealing surface by integrating the compression spring 9 acting on the nozzle needle 11. Sealing surfaces represent potential weak points at the pressures of 2000 bar and more required in injection systems and should therefore be avoided wherever possible.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine hineinragenden Einspritzventil (14). Dieses steht mit einem Ventilraum (6.1) in Verbindung, in dem ein Steuerteil (6), Zulaufbohrungen (5, 8) für unter hohem Druck stehenden Kraftstoff verschließt bzw. freigibt. Das Steuerteil (6) ist mittels eines hydraulisch-mechanischen Übersetzers (18, 19, 20, 21) betätigbar. Pumpenteil (P), Ventilteil (V) und Düsenteil (D) der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) sind in vertikaler Anordnung, in Bezug auf den Kraftstofffluß hydraulisch hintereinanderliegend angeordnet.

Description

Gestreckte Pumpen-Nentil-Düseneinheit mit hydraulisch-mechanischer Übersetzung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pumpen-Nentil-Düseneinlieit (PVD) in gestreckter Anordnung mit hydraulisch-mechanischer Übersetzung.
Die Bauweise heutiger Nerbrennungskraftmaschinen. an denen pro Zylinder bis zu vier Ventile vorgesehen sein können, scliränkt den im Zylinderkopf zur Verfügung stehenden Bauraum für Einspritzsysteme erheblich ein. Ferner sind den PVD-Einheiten hydraulisch mechanische Übersetzer zugeordnet, die ebenfalls untergebracht werden müssen.
Stand der Technik
DE 39 10 793 AI bezieht sich auf eine Brermstoffeinspritzvorrichtung für Dieselbrerrnkraftmaschinen mit mindestens einem Pumpenkolben. Dieser ist in einer Büchse dichtend geführt und bildet zusammen mit der Pumpenkörper einen Förderraum, der während der Abwärtsbewegung des Pumpenkolben durch ein Steuerelement mit einem Saugraum verbunden ist, wobei der Förderraum über eine Einspritzleitung in Strömungsverbindung mit einem Einspritzventil steht. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den schädlichen Raum der Brennstoffeinspritzvorrichtung so klein wie möglich zu halten, um dadurch hohe Einspritzdrücke verwirklichen zu können. Dies wird dadurch gelöst, daß eine dauernd offene StrÖmungs Verbindung zwischen dem Förderraum und dem Einspritzventil besteht. DE 198 99 627 AI bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen. Diese - umfaßt eine Kraftstoffhochdruckpumpe, die saugseitig mit einem Kraftstoff-Niederdruckversorgungssystem und hochdruckseitig mit einem in den Brennraum in der Brerrnkraftmaschine ragenden Kraftstoffeinspritzventil verbunden ist. Die Hochdruckförderung in einem zwischen Kraftstoffhochdruckpumpe und Kraftstoffeinspritzventil vorgesehenen Hochdruckkanal ist mittels eines elektrischen Steuerventiles steuerbar, welches ein elektrisch betätigbares, verschiebbares Ventilglied mit einer Ventildichtfläche aufweist. Mit der Ventildichtfläche wirkt es zur Bildung eines Dichtquerschnittes mit einem ortsfesten Ventilsitz zusammen. Um dabei die Stellzeiten und Verschleißanfälligkeit des Steuerventiles zu verbessern, sind das Steuerventilglied und/oder eine dieses führende Hülse aus Keramik ausgebildet.
Bei den diskutierten Anordnungen von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen aus dem Stande der Technik kann es aufgrund der L-förmig verlaufenden Anordnung vom Ventil zur Einspritzdüse zu Druckpulsationen im System kommen.
Darstellung der Erfindung
Mit der erfmdungsgemäß vorgeschlagenen Anordnung kann eine sich im wesentlichen in vertikale Richtung erstreckende Anordnung eines Pumpenteiles, eines sich an diesen anschließenden Ventilteiles und eines sich an den Ventilteil anschließenden Düsenteil einer Einspritzanordnung gewährleistet werden. Mit dieser im wesentlichen vertikal verlaufenden Anordnung der Komponenten PVD läßt sich ein weitgehend strömungsfreier Druckaufbau erreichen. Gemäß dieser Anordnung liegen die Komponenten PVD hydraulisch gesehen, sämtlich hintereinander. Die gestreckte Anordnung der PVD-Einheiten gestattet ein seitliches Anflanschen eines hydraulisch-mechanischen Übersetzers. Durch die im wesentlichen vertikal verlaufende Anordnung von Pumpenteil, Ventilteil und Düsenteil, läßt sich zwischen diesen Teilen in optimaler Weise ein Längenverhältnis zwischen Pumpenraum und Steuerventilraum und Steuerventilraum zu Düsenraum von 1 : 5 realisieren. Dadurch lassen sich zu lange Einspritzleitungen vermeiden; vielmehr ist die Zeitkonstante einer Einspritzung nun wesentlich größer, verglichen mit der Zeit der Wellenausbreitung zwischen den einzelnen Elementen, wie beispielsweise dem Düsenraüm. Dies führt dazu, daß die bei den Anordnungen der PDE-Einheiten gemäß der Lösungen aus dem Stande der Technik sich einstellenden ausgeprägten Druckschwingungen zwischen den Komponenten Pumpenteil, Ventilteil und Düsenteil bei der erfindungsgemäßen Lösung unterdrückt werden können. Die negativen Auswirkungen solcher sich einstellender Druckpulsationen in zu lang ausgelegten unter hohem Druck stehenden Leitungen können zu unerwünschten Erscheinungen, wie Undefiniertem Öffnen, Fliegen oder Schließen einer über dem Druck öffnenden Düsennadel fuhren, was im Extremfall zu einem instabilem Nadelöffnungsverhalten sowie wieder schließenden Düsennadeln, abhängig von der Drehzahl des den Pumpenkörper antreibenden Nockens führen kann.
Mit einer gemäß der vorliegenden Erfindung angeordneten Pumpen- Ventil- Düseneinheit lassen sich diese Nachteile durch ein Zulaufbohrungs System, welches in optimalen Längenverhältnissen ausgelegt ist, vermeiden. Durch die gestreckte Anordnung von Pumpenteil, Ventilteil und des Düsenteil, läßt sich darüber hinaus in optimaler Weise Bauraum einsparen, so daß pro Zylinder einer Brenrikraftmaschine genügend Bauraum zum Vorsehen zweier Hochdruckeinspritzventile zur Verfügung steht, selbst wenn diese mit seitlich angeflanschten Piezoaktoren zur Betätigung des Steuerventiles samt daran aufgenommenem hydraulisch-mechanischem Übersetzer versehen sind.
Da am Piezoaktor eine zusätzliche mechanische Übersetzung vorgesehen ist, kann der Ventilraum in optimaler Weise in Bezug auf die Längenverhältnisse der Leitungssysteme ausgelegt werden. Durch seitliches Anflanschen des hydraulisch mechanischen Übersetzers, ergibt sich eine einfache Einstellung der zur Betätigung des Steuerventiles notwendigen mechanischen Hubwege. Da die Betätigungseinheit eine mechanische Übersetzung in Gestalt eines um eine Drehachse verschwenkbaren Hebels enthält, kann das hydraulische Übersetzungsvolumen klein gehalten werden, welches mit sehr kleinen Drücken (lediglich 6 bar) betrieben werden kann. •
Darüber hinaus geht die erfindungsgemäß vorgeschlagene vertikale Anordnung der PDE-Einheiten eines Injektors mit dem Vorteil einher, daß anstelle der bisher notwendigen drei bis vier Ho chdrackbohπmgs verschneidungen im Injektorkörper nunmehr lediglich zwei Hochdruckbohrungsverschneidungen im Injektorkörper notwendig sind. Um eine Druckschwellfestigkeit bis ca. 2000 bar eines Injektorkörpers für Hochdruckdieseleinspritzsysteme zu gewährleisten, sind die Hochdruckbohrungsverschnei düngen zu minimieren, da diese die mechanische Beanspruchbarkeit des Injektorkörpers beeinträchtigen. Die
Hochdruckbohrungsverschneidungen legen die Grenze der mechanischen Beanspruchung eines Injektorkörpers fest, woraus eine Begrenzung des im Hochdrucksammelraumes (Common Rail) erzielbaren Druckniveaus gegeben ist.
Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend detaillierter erläutert.
Es zeigt:
Figur 1 die aus bisherigen Lösungen bekannten Y- bzw. L-förmig verlaufenden P-V-D- Teilsysteme eines Einspritzsystemes,
Figur 2 die erfindungsgemäß vorgeschlagene Anordnung der Komponenten eines Pumpen-Ventil-Düse-Systemes eines Injektors,
Figur 3 den hinsichtlich des Druckschwingungsaufbaus optimalen
Leitungslängenverhältnisse der den Pumpenraum, die Ventileinheit bzw. den Düsenteil miteinander verbindenden
Kraftstoffzuleitungen eines Einspritzsystemes und Figur 4 eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
PVD-Einheit mit zeitlich im Bereich des Ventilteiles angeflanschten hydraulisch-mechanischem Übersetzer.
Ausfuhrungsvarianten
In Figur 1 sind die bei bisherigen Lösungen an PVD-Systemen sich ergebenden Y- bzw. L-förmig verlaufenden Anordnungen der Komponenten wiedergegeben.
Vom Standpunkt der hydraulischen Auslegung in Bezug auf die Anfälligkeit eines PVD-Systemes hinsichtlich von Druckschwingungsaufbau, ist eine vertikale Anordnung des Pumpenteiles, des Ventilteils, und des Düsenteiles eines Einspritzsystemes anzustreben. Der Ventilraum darf nicht parallel an dem Pumpenraum angeschlossen werden, ferner benötigen die in Figur 1 schematisch dargestellten Injektoranordnungen im Bereich des Zylinderkopfes einer Verbrennungskraftmaschine nicht unerheblichen Bauraum, der im Zuge der fortschreitenden Vierventiltechnik immer knapper wird.
Figur 2 zeigt in schematischer Weise die erfindungsgemäß vorgeschlagene Anordnung der Komponenten eines Pumpen-Ventil-Düsensystemes eines Injektors.
Die wesentlichen Bestandteile der Kτaftstoffeinspritzvonichtung 1 sind in vertikaler Richtung angeordnet. Im Hinblick auf die Fluidrichtung des unter hohem Kraftstoff vom Pumpenteil P kommenden Kraftstoffes sind die Komponenten P, V und D hydraulisch gesehen hintereinanderliegend angeordnet. Mit dieser Konfiguration wird einerseits Bauraum eingespart, der am Zylinderkopf einer Verbrennungkraftmaschine nur äußerst knapp zur Verfügung steht, ferner lassen sich die die einzelnen Teile P, V und D der Kraftstoffeinspritzeinrichtung verbindenden Zuleitung in optimaler Länge auslegen. So ist ein optimales Verhalten l insichtlich sich aufbauender Druckschwingungen des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffes in den Zuleitungen dann erzielbar, wenn das Längenverhältnis der Zuleitungen 5 bzw. 8, d.h. li : 12 im Bereich zwischen 1 : 4 und 1 : 6 liegt. Vorzugsweise beträgt das Längenverhältnis der beiden Zulaufbohrungen 5 bzw. 8 (vergl. Darstellung gemäß Fig. 3) 1 : 5. Mittels dieses gewählten Längenverhältnisses der Zulauf- bzw. Verbindungsleitungen zwischen den Komponenten des Pumpen-Ventil-Düsen- Systems einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1, ist ein weitestgehend schwingungsfreier Druckaufbau in der Kjaftstoffeinspritzeinrichtung 1 erzielbar. Ein schwingungsfreier Druckaufbau innerhalb eines Pumpen-Ventil- Düsensystemes bietet die Möglichkeit, in Weiterentwicklung der Einspritzsysteme, eine Boot- Voreinspritzung zu erreichen, was im mit erheblichen Druckpulsationen behafteten Einspritzsystem nur sehr schwierig zu er reichen ist, wobei insbesondere die Präzision der zuzumessenden Voreinspritz- bzw. Bootmengen zu wünschen übrig läßt.
Die Darstellung gemäß Figur 3 zeigt die hinsichtlich des Druckschwingungsaufbaus optimalen Abstandsverhältnisse von Pumpenteil, Ventilteil sowie Düsenteil einer K-raftstoffeinspritzeinrichtung.
Gemäß der Darstellung in Figur 3 steht der Pumpenteil P, bestehend aus dem Pumpe kolben 3, der in den Pumpemaum 4 eintaucht, über die Zulaufbohrung 5 mit dem Ventilraum 6.1 in Verbindung. Die Länge der den Pumpenraum 4 mit dem Ventilraum 6.1 verbindenden Zulaufbohrung 5 ist mit li bezeichnet. Vom
Ventilraum 6.1 erstreckt durch den Injektorkörper die Zulaufbohrung 8 zum
Düsenraum, bezeichnet mit Bezugszeichen 12. Die Länge der axialen Erstreckung der Zulaufbohrung 8 zwischen Ventilraum 6.1 und Düsenraum 12 des
Injektorkörpers ist mit 12 bezeichnet. Gemäß den Ausführungen im
Zusammenhang zur Darstellung gemäß Figur 2 liegt das Verhältnis der Längen lχ,
12 von Zulaufbohrung 5 zu Zulaufbohrung 8 vorteilhafterweise im Bereich zwischen 1 : 4 und 1 : 6, vorzugsweise beträgt das Längenverhältnis li : 12 , 1 : 5. Mit diesen Längenverhältnissen der Zulaufbohrungen 5 bzw. 8 im Inneren des
Injektorkörpers der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1, läßt sich der Aufbau von Druckpulsationen im unter hohem Druck stehenden Kraftstoffluid wirksam vermeiden.
Aus der Darstellung gemäß Figur 4 geht eine Ausführungsvariante der erfmdungsgemäß vorgeschlagenen PVD-Einheit mit seitlich im Bereich des Ventilteiles V angeflanschten hydraulischen, mechanischen Übersetzer hervor.
Der Injektor 1 enthält in seinem oberen Bereich einen Pumpenteil P. Dieser nimmt einen koaxial zur Symmetrielinie des Injektorkörpers 1 in einer Bohrung 2 vorgesehenen Pumpenkolben 3 auf, der durch einen Deckel samt einer vom Deckel umschlossenen Druckfeder beaufschlagt ist. Der Pumpenkolben 3 taucht in einen Pumpenraum 4 ein und setzt auf diese Weise einen dort vorhandenen Kraftstoffvorrat unter Druck. Vom Pumpenraum 4 erstreckt sich eine Bohrung 5 in einen Ventilraum 6.1 eines Steuerventiles 6, welches in einem Ventilteil V des Injektors der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 aufgenommen ist.
Die Länge der Zulaufbohrung 5 zwischen Pumpenraum 4 und Ventilraum 6.1 ist mit li bezeichnet. Das Steuerteil 6, welches im Bereich der Zulaufbohrung 5 vom Pumpenraum 4 und der Zulaufbohrung 8 zum Düsenraum 12 von einem Ventilraum 6.1 umschlossen ist, ist von einer Rückstellfeder 6.2 umschlossen, welche an einer Anschlagfläche 6.3 mit einem Ende anliegt und deren anderes Ende an einer Bohrungswandung im Inneren des Injektorkörpers anliegt. Mit der Sitzfläche 6.5 verschließt das Steuerteil 6 die Verbindung zwischen den Zulaufbohrungen 5 bzw. 8. Am Steuerteil 6 ist ferner eine Stößelstange 6.4 ausgebildet, deren abgerundeter Kopf seitlich aus dem Injektorkörper 1 hinausragt. In der in Figur 4 gezeigten Stellung des Steuerteiles 6 befindet sich dieses in der schließenden Stellung 6.6 durch Anlage der Sitzfläche 6.5 an der Kante des Ventilraumes 6.1. Vom Ventilraum 6.1 des Ventilteiles V erstreckt sich eine Zulaufbohrung 8, die im wesentlichen parallel zur Symmetrieachse des Ventilkörpers 1 verläuft, zum Düsenraum 12. Der Düsenraum 12 wird von einer Düsennadel 11 durchsetzt, deren Düsensitz 13 an der Spitze des Injektorkörpers 1 ausgebildet ist und eine Düsenöffnung 14, die in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine hineinragt, entweder verschließt oder freigibt. Oberhalb der Düsennadel 11 ist ein Druckstück 10 wiedergegeben, welches durch einen Teller mit einer darüberliegenden vom Injektorkörpergehäuse vollständig umschlossenen Druckfeder 9 ' beaufschlagbar ist. Der mit D bezeichnete Düsenteil der
Kraftstoffeinspritzeinrichtung befindet sich in einem Abstand 1 vom Ventilteil der Pumpen-Ventil-Düsen-Einheit der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1. Das
Verhältnis der Längen li der Zulaufbohrung 5 zur Länge der Zulaufbohrung 8 zwischen Ventilraum 6.1 des Ventilteiles V und dem Düsenraum 12 des Düsenteiles D beträgt in vorteilhafter Weise gemäß den oben wiedergegebenen
Ausführungen im wesentlichen 1 : 5.
Zur leichteren Verbindung des Düsenteiles D mit den übrigen Komponenten der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 ist das Düsenteil D mittels einer Verschraubung 15 mit dem Injektorkörper 1 verbunden. Die Zentrierung des Düsenteiles D zur Sicherstellung des Fluchtens der Zulaufbohrung 8 in den Düsenraum 12 wird durch den Zentrierstift 16 bzw. 17, die zwischen den miteinander zu montierenden Komponenten vorgesehen sind, ermöglicht.
An der Seitenfläche des Injektors ist ein Übersetzerflansch 7 angeordnet, in welchem ein um eine Achse schwenkbarer Übersetzerhebel 18 aufgenommen ist. Der Übersetzerhebel 18 ist einerseits durch eine Rückstellfeder 19 beaufschlagt und liegt andererseits mit seinem unteren Ende mit dem gerundetem Ende der Stößelstange 6.4 des Steuerteiles 6 in Verbindung. Über den im Flansch 7, 27 vorgesehenen Sekundärkolben 20 wird der drehbar gelagerte Übersetzerhebel 18 um seinen Schwenkpunkt bewegt. Der Sekundärkolben 20 steht über eine spaltförmig verlaufende Verbindung durch den Übersetzerflansch 27 mit einem Leckölvorrat 22 in Verbindung, der durch einen Primärkolben 23 beaufschlagbar ist und eine Betätigung des Sekundärkolbens 20 nach sich zieht. Oberhalb des Primärkolbens 23 ist ein Anlageteller 24 vorgesehen, der seinerseits über einen Piezoaktor 25 betätigt werden kann. An einer Aktorverschraubung 26 ist der Piezoaktor 25 mit dem Übersetzerflansch 27 verschraubt. Durch die Hebelverhältnisse am Übersezterhebel 18 in Bezug auf die Krafteinleitungsstelle durch den Primärkolben 20 und in Bezug auf die Stößelstange 6.4 zur Betätigung des Steuerteiles 6, welche eine zusätzliche mechanische Übersetzung darstellen, kann das hydraulische Übersetzungsvolumen kleingehalten werden, was für die Nachfüllung über den Lecköldruck mit kleinen Drücken, beispielsweise 6 bar gefahren werden kann. Der mechanische Verschleiß, der sich zwischen den Komponenten 20, 18 und 6.4 der Ventilbetätigung einstellt, kann über den Leckspalt zwischen Primärkolben 23 und Sekundärkolben 20 mittels eines Nachlaufvolumens sehr leicht kompensiert werden.
Mit dieser Lösung lassen sich im Injektorkörper
Hochdruckbohrungsverschneidungen vermeiden und auf die Anzahl von zwei reduzieren, wodurch sich eine Schwächung des Injektorkörpers der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 auf ein Mindestmaß reduzieren läßt. Der Injektorkörper der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Figur 4 verfügt über eine Druckschwellfestigkeit von Drücken bis mindestens 2000 bar und vermeidet in vorteilhafter Weise durch Integration der die Düsennadel 11 beaufschlagenden Druckfeder 9 eine weitere Flachhochdruckdichtfläche. Dichtflächen stellen potentielle Schwachstellen bei den in Einspritzsystemen geforderten Drücken von 2000 bar und mehr dar und sind daher, wo immer möglich, zu vermeiden.
B ezugszeichenliste
1 Kraftstoffeinspritzvorrichtung
2 Bohrung
3 Pumpenkolben
4 Pumpenraum
5 Zulaufbohrung Steuerteil
6.1 Ventilraum
6.2 Rückstellfeder
6.3 Anschlagfläche
6.4 Stößelstange
6.5 Sitzfläche
6.6 Schließstellung
7 Übersetzerflansch
8 Zulaufbohrung Düsenraum
9 Druckfeder
10 Druckstück
11 Düsennadel
12 Düsenraum
13 Düsensitz
14 Düsenöffnung
15 Verschraubung
16 Zentrierstift
17 Zentrierstift
18 Übersetzerhebel
19 Rückstellfeder
20 Sekundärkolben
21 Übersetzerraum
22 Lecköl
23 Primärkolbeή
24 Auflageteller
25 Piezoaktor 26 Aktorverschraubimg
27 Flansch
P Pumpenteil V Ventilteil
D Düsenteil
li Abstand P-V
Abstand V-D

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer in den Brennraum der Verbrerm gskraftmaschine hineinragenden Einspritzdüse (14), welche mit einem Ventilraum (6.1) in Verbindung steht, in dem ein Steuerteil (6), Zulaufbohrungen (5, 8) für unter hohem Druck stehendem Kraftstoff verschließt bzw. freigibt und das Steuerteil (6) mittels eines hydraulisch-mechanischen Übesetzers (18, 19, 20, 21) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Pumpenteil (P), Ventilteil (V) und Düsenteil (D) der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) in vertikaler
Anordnung, in Bezug auf den Kraftstofffluß hydraulisch hintereinanderliegend angeordnet sind.
2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Pumpenraum (4), Ventilraum (6.1) und Düsenraum
(12) über sich im wesentlichen vertikal erstreckende Zulaufbohrungen (5, 8) miteinander verbunden sind.
3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Längenverhältnis der Längen li : 12 der
Zulaufbohrungen (5, 8) in Bezug aufeinander zwischen 1 : 4 und 1 : 6 liegt.
4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Längenverhältnis li : 1 der Zulaufbohrungen (5,
8) 1 : 5 beträgt.
5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerteil (6) des Ventilteiles (V) durch eine hydraulisch-mechanischen Übersetzer (18, 19, 20, 21) betätigbar ist, der im Bereich des Ventilteiles (V) seitlich an die Kraftstoffe -spritzvorrichtung (1) angeflanscht ist.
6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stößelstange (6.4) des Steuerteiles (6) über einen schwenkbar gelagerten Übersetzerhebel (18) entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder (19) betätigbar ist und der Schwenkliebel (18) mit einem
Sekundärkolben (20) bewegt wird.
7. Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am hydraulisch-mechanischen Übersetzer (18, 19, 20 und 21) ein einen Primärkolben (23) beaufschlagender Piezoaktor (25) aufgenommen ist, und der Primärkolben (23) über einen Leckspalt den Sekundärkolben (20) hydraulisch beaufschlagt.
8. Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß, einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Verschleiß der mechanischen Komponenten (6.4, 18, 20) durch Nachströmen des Lecköls (22) zwischen den Übersetzerkolben (20, 23) kompensiert wird.
9. Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Düsennadel (11) im Düsenteil (D) beaufschlagende Druckfeder (9) in das Injektorgehäuse der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1) integriert ist.
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Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1751543A1 (de) * 1968-06-15 1970-08-27 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Elektrisch steuerbares Einspritzventil
US3566849A (en) * 1969-07-28 1971-03-02 Gen Motors Corp Fuel injector pump and limiting speed governor for internal combustion engine
US4643155A (en) * 1984-10-05 1987-02-17 Olin Corporation Variable stroke, electronically controlled fuel injection control system
JPH0212299Y2 (de) * 1984-12-28 1990-04-06
JPH07117012B2 (ja) * 1986-09-05 1995-12-18 トヨタ自動車株式会社 ユニツトインジエクタ
DE3910793C2 (de) * 1989-04-04 1996-05-23 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Brennstoffeinspritzvorrichtung
US5611317A (en) * 1995-08-09 1997-03-18 Cummins Engine Company, Inc. Open nozzle fuel injector having drive train wear compensation
US5954033A (en) * 1996-12-09 1999-09-21 Caterpillar Inc. Fuel injector having non contacting valve closing orifice structure
US5975437A (en) * 1997-11-03 1999-11-02 Caterpillar, Inc. Fuel injector solenoid utilizing an apertured armature
DE19800039B4 (de) * 1998-01-02 2007-05-03 Volkswagen Ag Verfahren zum Steuern eines Pumpe-Düse-Kraftstoff-Einspritzsystems
GB9820033D0 (en) * 1998-09-16 1998-11-04 Lucas Ind Plc Fuel injector
DE19939523B4 (de) * 1999-08-20 2004-02-26 Robert Bosch Gmbh Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
US6247450B1 (en) * 1999-12-27 2001-06-19 Detroit Diesel Corporation Electronic controlled diesel fuel injection system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0186137A1 *

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