EP1491757A1 - Fuel injection system for internal combustion engine - Google Patents

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EP1491757A1
EP1491757A1 EP04010157A EP04010157A EP1491757A1 EP 1491757 A1 EP1491757 A1 EP 1491757A1 EP 04010157 A EP04010157 A EP 04010157A EP 04010157 A EP04010157 A EP 04010157A EP 1491757 A1 EP1491757 A1 EP 1491757A1
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EP
European Patent Office
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valve
control
pressure
fuel injection
piston
Prior art date
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Application number
EP04010157A
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German (de)
French (fr)
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EP1491757B1 (en
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Matthias Eisenmenger
Hans-Christoph Magel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02M63/02Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection device for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
  • a fuel injection device for internal combustion engines of this type is known from EP 1 176 306 A2, in which a servo control circuit with a control valve is provided for controlling a fuel injection valve, said control circuit having a control piston which is longitudinally displaceable in a bore and which controls the pressure control of the fuel injection valve by a solenoid valve as a switching valve realized.
  • the control valve has a first valve seat that delimits a first pressure chamber and a second valve seat designed as a slide seal that delimits a second pressure chamber.
  • the fuel injection device is designed without a pressure booster interposed between the pressure accumulator and the fuel injection valve.
  • a fuel injection device for internal combustion engines with a pressure booster is known, for example, from DE 43 11 627 A1, in which an integrated pressure booster piston increases or increases the fuel injection pressure beyond the value provided by the pressure accumulator (common rail system) by filling or emptying a rear space allows.
  • the fuel injection device according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that lower demands on the manufacturing tolerances are necessary when designing the control edges of the control valve assigned to the control piston. Due to the at least two-part design of the control piston, the housing of the control valve can also be made in several parts. As a result, the manufacturing tolerances for the individual sealing seats of the control edges can be compensated for by means of the multi-part housing, which simplifies the manufacture and adjustment of the servo valve or the control valve. A multi-part design of the valve housing also allows good accessibility when machining the sealing seats, which also results in simple and inexpensive manufacture.
  • the control valve with the two individual, longitudinally displaceable partial pistons can be used particularly expediently for controlling fuel injection devices with a pressure booster.
  • This makes it possible to alternately connect a differential pressure chamber of the pressure booster from the two control edges to a high-pressure chamber connected to the high-pressure line or to a leakage oil system connected to a return line.
  • Due to the at least two-part design of the control piston it is also possible to implement a 3/2-seat seat valve. As a result, wear on the otherwise used slide seals with slight overlaps for the usual second control edge can be avoided.
  • Alternative designs of valve seats are possible for the execution of the control edges, which are explained in more detail in the later description.
  • a particularly advantageous development of the control valve consists in actuating the second valve piston only by the hydraulic flow and pressure forces that occur.
  • the spring force required to move the second control piston can be dispensed with.
  • This spring requires additional installation space and has the effect that the control valve requires an additional closing force with a further closing spring on the first control piston when the pressureless system is switched off. This prevents problems from occurring when the engine is started, otherwise it will not enough system pressure is built up. Consequently, the additional spring for the first control piston can also be dispensed with, as a result of which the installation space can also be reduced here.
  • the hydraulic flow and pressure forces can be exploited by means of a defined throttle bore which leads through the second control piston.
  • a recess is provided in the guide region of the second control piston and a throttle is connected upstream of this recess, which is implemented by a defined opening stroke of the control edge of the second control piston.
  • FIG. 1 shows a fuel injection device with a fuel injector 1, which is connected to a high-pressure fuel source 5 via a fuel line 3.
  • the high-pressure fuel source 5 comprises a number of elements, not shown, such as a fuel tank, a high-pressure pump and a high-pressure line, for example a common rail system known per se, the pump providing a fuel pressure of up to 1600 bar via the high-pressure line.
  • the fuel injector 1 shown has a fuel injection valve 10 which projects with injection openings 11 in a combustion chamber 7 of an internal combustion engine.
  • the fuel injection valve 10 has a closing piston 12 with a pressure shoulder 13 which is surrounded by a pressure chamber 14.
  • the closing piston 12 is guided at an end facing away from the combustion chamber 7 in a guide region 15, which is followed by a closing pressure chamber 16.
  • the closing piston 12 is biased in the closing direction by means of a closing spring 17.
  • the fuel injector 1 according to FIG. 1 has a pressure booster device 20 for pressure boosting.
  • the pressure booster device 20 has a booster piston 21 which is resiliently mounted by means of a return spring 18 and is, for example, of two parts and has a first part piston 22 and a second part piston 23 with a smaller diameter.
  • the partial pistons 22, 23 are each assigned a corresponding cylinder 24, graduated in diameter, so that the smaller diameter piston 23 in the cylinder 24 separates a high-pressure chamber 25 from a rear chamber 26 in a liquid-tight manner.
  • the fuel injector 1 has an electrohydraulic servo valve 90, which comprises a hydraulic control valve 30 and an electrically controllable switching valve 40, the actuation being carried out by an electromagnetic or piezoelectric actuator 41.
  • the switching valve 40 has an actuator piston 42 connected to the actuator 41, which is guided in an actuator bore 43. With an actuator-side sealing seat 44, the actuator piston 42 separates an actuator-side leakage space 45 from an actuator-side annular space 46 in a liquid-tight manner.
  • the control valve 30 has a valve body 31 with a stepped bore 32 which opens into a control chamber 33 and at the opposite end into a pressure chamber 34.
  • a valve chamber 35 and a connecting space 36 are formed by the stepped bore 32 between the control chamber 33 and the pressure chamber 34.
  • a first control piston 71 and a second control piston 72 are guided axially one behind the other in the stepped bore 32 of the control valve 30.
  • a first control edge 73 is assigned to the first control piston 71 in the stepped bore 32 and a second control edge 74 is assigned to the second control piston 72.
  • the first control piston 71 is biased with a first spring 75 and the second control piston 72 with a second spring 76 in the closing direction of the respective control edge.
  • the two control pistons 71, 72 touch with their facing end faces at a contact point 77 which lies between the two control edges 73 and 74.
  • a first pressure surface 78 is assigned to the first control piston 71 and a second pressure surface 79 is assigned to the second control piston 72.
  • the pressure surface 78 of the first control piston 71 is larger than the pressure surface 79 of the second control piston 72.
  • a stop 89 can be provided for the second control piston.
  • valve housing allows good accessibility for machining the control edges 73, 74.
  • connection space 36 is connected to the pressure space 34 via a connection channel 37 incorporated in the outer surface of the second control piston 72.
  • Pressure lines which are integrated, for example, into the fuel injector 1, are used to connect the individual components of the injection valve 10, pressure booster device 20, control valve 30 and switching valve 40.
  • the Pressure chamber 14 of fuel injection valve 10 is connected to high pressure chamber 25 of pressure booster device 20 by a first pressure line 51.
  • a second pressure line 52 leads from the closing pressure chamber 16 of the injection valve 10 to the rear chamber 26 of the pressure booster device 20.
  • the hydraulic pressure of the high-pressure fuel source 5 is conducted via the high-pressure line 3 into the pressure translation space 27 of the pressure translation device 20.
  • the pressure translation space 27 is connected to the pressure space 34 of the control valve 20, for example, via a connection bore 55.
  • a further connecting line 57 provided with an inlet throttle 56 is placed between the pressure translation space 27 and the control space 33 of the control valve 30.
  • a back space line 58 connects the back space 26 of the pressure booster device 20 to the connection space 36 of the control valve 30.
  • a first return line 61 leads back to a fuel tank (also not shown) via a leak oil system (not shown in the drawing).
  • the control chamber 33 of the control valve 30 is connected to the actuator-side annular chamber 46 of the switching valve 40 by means of a control line 59 via an outlet throttle 64.
  • a second return line 62 leads out of the actuator-side leak space 45 of the switching valve 40 into the leak oil or return system.
  • the return lines 61, 62 can, however, also be designed as a common return system.
  • the mode of operation of the fuel injector 1 is shown as follows: At the beginning of the injection process, due to the constant pressure in the high-pressure accumulator 5, the pressure in the pressure translation chamber 27 is also in the rear chamber line 58 and in the rear chamber 26 and via the second pressure line 52 and the connecting line 53 in the high-pressure chamber 25 and from there via the first pressure line 51 in the pressure chamber 14.
  • the actuator 41 of the switching valve 40 which in the present exemplary embodiment is a solenoid valve, is energized such that the actuator piston 42 closes the control line 59 connected to the control chamber 33 of the control valve 30 against the actuator-side leak chamber 45 connected to the second return line 62
  • the same pressure prevails in the pressure chamber 34 as in the control chamber 33 which is connected to the pressure translation chamber 27 via the further connecting line 57.
  • the high pressure acting on the first pressure surface 78 increases the pressure first control piston 31 pressed against the sealing seat of the first control edge 732.
  • the valve chamber 35 and thus the first return line 61 are decoupled from the high pressure.
  • the injection valve 10 is closed.
  • the opening stroke movement of the closing piston 12 of the injection valve 10 is initiated by lifting the actuator piston 42 from the actuator-side sealing seat 44 due to a corresponding energization of the actuator 41, so that the control chamber 33 is connected to the actuator-side annular chamber 46 and the actuator-side leak chamber 55.
  • the flow resistors of the inlet throttle 56 and the outlet throttle 64 are dimensioned such that the flow resistance through the inlet throttle 56 is greater than the flow resistance of the outlet throttle 64, as a result of which the fuel flows out of the control chamber 33 into the actuator-side leakage chamber 45 faster than it flows out of the pressure translation chamber 27 can flow the connecting line 57.
  • the pressure in the control chamber 33 drops and the first control piston 71 lifts off from the sealing seat of the first control edge 73.
  • the pressure of the high-pressure fuel source 5 acts on the second pressure surface 79 of the second control piston 72 via the pressure translation space 27 and the connection bore 55, so that the second control edge 74 closes the pressure space 34 toward the connection space 36.
  • the rear space 26 is connected to the connecting space 36 and the valve chamber 32 via the return line 58. Accordingly, the high pressure prevailing in the rear space 26 of the pressure booster device 20 is released via the first return line 61 and the pressure in the rear space 26 drops.
  • the resetting of the closing piston 12 is supported by the closing spring 17 arranged in the closing pressure chamber 16 and also by the second one Pressure line 52 applied system pressure realized.
  • the direction of action of the check valve 54 in the connecting line 53 is such that the high pressure generated by the second partial piston 23 cannot be conducted into the closing pressure chamber 16 or the rear chamber 26.
  • the pressure booster piston 21 is returned to its initial position by the return spring 18, the high-pressure chamber 25 being filled from the high-pressure fuel source 5 via the check valve 54 and the connecting line 53.
  • the pressure booster piston 21 can also be made in one piece.
  • the return spring 18 can also be arranged in the pressure booster chamber 27.
  • the control valve 30 according to the invention can, however, also be used in injection devices which do not require a pressure intensifying device for pressure amplification.
  • FIGS. 2, 3 and 4 Various embodiments for realizing the control valve 30, in particular the second control piston 72, can be seen in FIGS. 2, 3 and 4.
  • the second control piston 72 is designed as a slide piston 80 with a control edge 81.
  • the control edge 81 acts as a sealing edge when immersed in the bore 32.
  • the second control piston 72 is formed by a plate valve 82 with a sealing surface 83 facing the bore 32, which achieves the sealing effect with the annular surface surrounding the bore 32.
  • a piston rod 84 is provided through the bore 32 and is connected either to the first control piston 71 or to the slide valve 82.
  • the second control piston 72 is formed by a sealing ball 85, an intermediate piston rod 88, which can be connected to the first control piston 71, acting on the sealing ball 85.
  • the sealing ball 85 presses by means of a compression spring 86 against a conical seat 87 formed on the housing, so that the second control edge 74 is formed as a sealing seat on the contact surface.
  • the first control edge 73 is in each case designed as a sealing seat.
  • the first sealing edge 73 is designed as a sealing seat and the second sealing edge 74 as a slide seal.
  • the valve body 31 has a lower housing section 91 and an upper housing section 92.
  • a first one Flange connection 93 for the first return line 61 and a second flange connection 94 for the second return line 62 are formed.
  • the lower housing section 91 is also designed with a cavity 95, in which there is a cylinder body 96, in which the stepped bore 32 is formed.
  • a further bore 97 is made in the lower housing section 91, which forms the pressure chamber 34 and into which the connecting bore 55 leads.
  • a first annular space 10 and a second annular space 102 are formed axially offset one above the other in the stepped bore 32.
  • the first annular space 101 forms the connection space 36 into which the rear space line 58 opens.
  • the second annular space 102 has the function of the valve chamber 35, which leads via a first oblique bore 103 with a further annular space 123 formed between the cavity 95 and the cylinder body 96 and from there to the flange 93 in the first return line 61.
  • the first control piston 71 with the first control edge 73 as a sealing seat and the second control piston 72 with the second control edge 74 as a slide seal are located within the stepped bore 32.
  • the second control piston 72 has a flattened area 104, which realizes the connecting channel 37 and via which, in the open position of the sealing edge 74, a connection is made to the further bore 97 and the first annular gap 101.
  • a further cylinder body 105 is located above the cylinder body 96, which has a recess 106 following the stepped bore 32.
  • the depression 106 serves to receive the first spring 75. Between the first pressure surface 78 of the first control piston 71 and the cylinder body 105 or the depression 106 there is a cavity 107 which forms the control chamber 33.
  • a longitudinal bore 108 is also passed through the cylinder body 96 and the disk-shaped cylinder body 105, which via a first cross connection 109 with the further bore 97 or the pressure chamber 34 and via a second cross connection 110 and a throttle bore 111 machined into the cylinder body 105 with the cavity 107 or the control room 33 is connected.
  • the throttle bore 111 forms the inlet throttle 56.
  • the switching valve 40 is seated directly on the disk-shaped cylinder body 105 with a base body 112.
  • the actuator piston 42 has an end face 114 on which the actuator 41 engages.
  • the actuator piston 42 forms the actuator-side sealing seat 44 with a step in the step bore 113.
  • Below the actuator-side sealing seat 44 is from the stepped bore 113 and the end face of the adjacent disc-shaped Cylinder body 105 has a further cavity 115, which forms the actuator-side leakage space 45.
  • a second oblique bore 117 and a third oblique bore 118 with a further throttle bore 119 lead from the annular gap 116 into the cavity 107 and the control chamber 33, respectively.
  • the further throttle bore 119 forms the outlet throttle 64.
  • a transverse channel 120 leads from the cavity 115 into a further annular gap 121, which leads to the second flange 94 and thus to the second return line 62 via different line guides 122.
  • the mode of operation of the servo valve 90 described in FIG. 5 is the same as that explained in connection with the description of the entire fuel injector 1 according to FIG. 1.
  • the same components of the fuel injector 1 are provided with the same reference symbols.
  • a difference that is insignificant for the present invention from the fuel injector according to FIG. 1 consists in the routing of the connecting line 53, which in the exemplary embodiments according to FIGS. 6 and 7 opens directly into the closing pressure chamber 16.
  • the pressure transmission device 20 has a different arrangement of the return spring 18.
  • the return spring 18 is arranged in the exemplary embodiments in FIGS. 6 and 7 in the pressure translation space 27 and, in order to generate the necessary return movement, is tensioned between a spring holder 125 connected to the translation piston 21 and a ring element 126 fastened to the injector housing.
  • the closing pressure chamber 16 is assigned a damping piston 127 known per se.
  • control valve 30 for the first control piston 71 and the second control piston 72 has no return springs.
  • the second control piston 72 is designed with a hydraulic throttle connection 130, which establishes a connection between the pressure chamber 34 and the connection chamber 36.
  • the throttle connection 130 is realized through a bore 131 with a defined hydraulic throttle 132.
  • the bore 131 can but also be designed as a throttle 132.
  • the bore 131 with the throttle 132 leads from an annular space 133 formed on the second control piston 72, which is connected to the pressure space 34 when the control edge 74 is open, into the connecting space 36.
  • the hydraulic throttle connection 130 is realized by the connecting channel 37 formed on the lateral surface of the second control piston 72, to which a throttle point 134 is assigned.
  • the throttle point 134 is located on the annular space 133 on the second control edge 74, the hydraulic throttle being formed by an opening stroke of the second control edge 74 denoted by h.
  • the control valve 30 according to FIG. 6 is in the first, closed switching position shown.
  • the control pistons 71 and 72 are arranged and designed such that the first control piston 71 forms a seal on the first control edge 73 due to its pressure surfaces facing the control chamber 33, the valve chamber 35 and the connection chamber 36.
  • the second control piston 72 has pressure surfaces to the pressure chamber 34 and to the connection chamber 36.
  • the contact point between the first control piston 71 and the second control piston 72 is, as in the exemplary embodiment according to FIG. 1, in the region between the control edges 73 and 74.
  • the first control edge 73 is a sealing seat and the second control edge 74 designed as a slide seal.
  • FIGS. 2 to 4 described in connection with the exemplary embodiment of FIG. 1 also in the exemplary embodiments according to FIGS. 6 and 7.
  • the switching valve 40 is first activated and the actuator piston 42 opens.
  • the pressure in the control chamber 33 drops.
  • the control piston 71 moves upward and thereby opens the seal of the control edge 73 and thus establishes a connection from the connecting space 36 to the return line 61.
  • the pressure in the connection space 36 drops and fuel flows from the pressure space 34 via the throttle connection 130 to the connection space 36.
  • the pressure drop at the throttle 132 causes a hydraulic force on the second control piston 72 in the direction of the first control piston 71 generated.
  • the second control piston 72 moves upward together with the first control piston 71 in the drawing plane and thereby closes the second control edge 74.
  • the servo valve 90 is now in its second switching position, which is used for fuel injection via the injection openings 11, as in connection with the Description of the operation of the embodiment described in Figure 1 leads.
  • the actuator-side sealing seat 44 is closed by corresponding actuation of the switching valve 40, so that the rail pressure builds up again in the control chamber 33 and the first control piston 71 moves into its starting position and thereby due to the pressure force on the pressure surface 78 of the first control piston 71 the first control edge 73 is closed and the second stere edge 74 of the second control piston 72 is opened.
  • a stop in the closing direction that is, downward in the drawing plane, is provided on the second control piston 72 in order to avoid an unnecessarily wide opening of the second control edge 74. It is also expedient to allow an additional stroke of the second control piston 72 in order to ensure a defined closing force on the sealing seat of the first control edge 73. In order to avoid tolerance problems due to different starting positions of the control pistons 71 and 72, however, the permissible overstroke should be made as small as possible.
  • FIG. 7 works according to the same functional principle, with a defined opening stroke h of the second control edge 74 being set here, which realizes the throttle effect of the described throttle connection 130 for closing the second control piston 72.
  • the servo valves described can be used with all common rail injectors, in particular with pressure booster devices, in which the pressure booster device is controlled via a differential space as a pressure booster.

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Abstract

The device (1) has a fuel injection valve (10) connected to a high-pressure line and a control valve (30) with a valve body (31) with a piston longitudinally movable in a bore. In a first valve position the piston separates a valve chamber from a return or leakage oil system. In a second valve positron the valve pressure chamber is relieved of pressure to the return pressure and actuation of the fuel injection valve is initiated. The piston has at least two individual, longitudinally movable control pistons (71,72), each with a control edge (73,74) for both valve settings.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel injection device for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen dieser Art ist aus der EP 1 176 306 A2 bekannt, bei der zur Ansteuerung eines Kraftstoffeinspritzventils ein Servosteuerkreis mit einem Steuerventil vorgesehen ist, das einen in einer Bohrung längsverschiebbaren Steuerkolben aufweist, der von einem Magnetventil als Schaltventil angesteuert die Drucksteuerung des Kraftstoffeinspritzventils realisiert. Das Steuerventil weist dabei einen ersten Ventilsitz, der einen ersten Druckraum begrenzt, und einen als Schieberdichtung ausgeführten zweiten Ventilsitz, der einen zweiten Druckraum begrenzt, auf. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dabei ohne einen zwischen Druckspeicher und Kraftstoffeinspritzventil zwischengeschalteten Druckverstärker ausgeführt.A fuel injection device for internal combustion engines of this type is known from EP 1 176 306 A2, in which a servo control circuit with a control valve is provided for controlling a fuel injection valve, said control circuit having a control piston which is longitudinally displaceable in a bore and which controls the pressure control of the fuel injection valve by a solenoid valve as a switching valve realized. The control valve has a first valve seat that delimits a first pressure chamber and a second valve seat designed as a slide seal that delimits a second pressure chamber. The fuel injection device is designed without a pressure booster interposed between the pressure accumulator and the fuel injection valve.

Eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Druckverstärker ist beispielsweise aus der DE 43 11 627 A1 bekannt, bei der ein integrierter Druckverstärkerkolben mittels einer Befüllung bzw. einer Entleerung eines Rückraums eine Erhöhung des Kraftstoffeinspritzdruckes über den vom Druckspeicher (Common-Rail-System) hinaus bereitgestellten Wert ermöglicht.A fuel injection device for internal combustion engines with a pressure booster is known, for example, from DE 43 11 627 A1, in which an integrated pressure booster piston increases or increases the fuel injection pressure beyond the value provided by the pressure accumulator (common rail system) by filling or emptying a rear space allows.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass geringere Anforderungen an die Fertigungstoleranzen bei der Ausführung der den Steuerkolben zugeordneten Steuerkanten des Steuerventils notwendig sind. Durch die mindestens zweiteilige Ausführung des Steuerkolbens kann auch das Gehäuse des Steuerventils mehrteilig ausgeführt werden. Dadurch können die Fertigungstoleranzen für die einzelnen Dichtsitze der Steuerkanten mittels des mehrteiligen Gehäuses ausgeglichen werden, wodurch die Fertigung und die Einstellung des Servoventils bzw. des Steuerventils vereinfacht wird. Eine mehrteilige Ausführung des Ventilgehäuses erlaubt außerdem eine gute Zugänglichkeit bei der Bearbeitung der Dichtsitze, wodurch sich zusätzlich eine einfache und kostengünstige Herstellbarkeit ergibt.The fuel injection device according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that lower demands on the manufacturing tolerances are necessary when designing the control edges of the control valve assigned to the control piston. Due to the at least two-part design of the control piston, the housing of the control valve can also be made in several parts. As a result, the manufacturing tolerances for the individual sealing seats of the control edges can be compensated for by means of the multi-part housing, which simplifies the manufacture and adjustment of the servo valve or the control valve. A multi-part design of the valve housing also allows good accessibility when machining the sealing seats, which also results in simple and inexpensive manufacture.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzeinrichtung möglich.The measures listed in the subclaims enable advantageous developments and improvements of the fuel injection device specified in the main claim.

Besonders zweckmäßig lässt sich das Steuerventil mit den zwei einzelnen, längsverschiebbaren Teilkolben zur Ansteuerung von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen mit einem Druckverstärker einsetzen. Dabei wird die von den beiden Steuerkanten wechselweise Zuschaltung eines Differenzdruckraumes des Druckverstärkers zu einem mit der Hochdruckleitung in Verbindung stehenden Hochdruckraum oder zu einem an eine Rücklaufleitung angeschlossenem Leckölsystem möglich. Durch die mindestens zweiteilige Ausführung der Steuerkolben ist es auch möglich, ein 3/2-Sitz-Sitz-Ventil zu realisieren. Dadurch kann ein Verschleiß der sonst verwendeten Schieberdichtungen bei geringen Überdeckungen für die übliche zweite Steuerkante vermieden werden.
Zur Ausführung der Steuerkanten sind alternative Ausführungen von Ventilsitzen möglich, die in der späteren Beschreibung näher erläutert werden.
The control valve with the two individual, longitudinally displaceable partial pistons can be used particularly expediently for controlling fuel injection devices with a pressure booster. This makes it possible to alternately connect a differential pressure chamber of the pressure booster from the two control edges to a high-pressure chamber connected to the high-pressure line or to a leakage oil system connected to a return line. Due to the at least two-part design of the control piston, it is also possible to implement a 3/2-seat seat valve. As a result, wear on the otherwise used slide seals with slight overlaps for the usual second control edge can be avoided.
Alternative designs of valve seats are possible for the execution of the control edges, which are explained in more detail in the later description.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Steuerventils besteht darin, den zweiten Ventilkolben nur durch die auftretenden hydraulischen Strömungs- und Druckkräfte zu betätigen. Dadurch kann auf die zum Bewegen des zweiten Steuerkolbens notwendige Federkraft verzichtet werden. Diese Feder benötigt zusätzlichen Bauraum und bewirkt, dass das Steuerventil bei abgeschaltetem, drucklosem System eine zusätzliche Schließkraft mit einer weiteren schließenden Feder am ersten Steuerkolben erfordert. Dadurch wird vermieden, dass es beim Motorstart zu Problemen kommt, weil sonst nicht genügend Systemdruck aufgebaut wird. Folglich kann somit auch auf die weiterer Feder für den ersten Steuerkolben verzichtet werden, wodurch auch hier der Bauraum verkleinert werden kann. Die sich durch den vergrößerten Bauraum aufgrund der weiteren Feder gleichzeitig ergebende Vergrößerung des Steuerraums führt außerdem zu schwingungsbehafteten Schaltvorgängen, so dass durch diese Möglichkeit eines kleineren Steuerraums dieser Nachteil ebenfalls beseitigt werden kann. Der Verzicht auf die dem ersten Steuerkolben zugeordneten Feder und der sich daraus gegebenenfalls ergebende weitere Verzicht auf die dem zweiten Steuerkolben zugeordnete Feder ergibt eine platzsparende und kostengünstige Bauform des Steuerventils. Außerdem entfallen dadurch die notwendigen Einstellungsprozesse zum Abgleichen der Federkräfte zum Öffnen und Schließen der beiden Teilkolben.A particularly advantageous development of the control valve consists in actuating the second valve piston only by the hydraulic flow and pressure forces that occur. As a result, the spring force required to move the second control piston can be dispensed with. This spring requires additional installation space and has the effect that the control valve requires an additional closing force with a further closing spring on the first control piston when the pressureless system is switched off. This prevents problems from occurring when the engine is started, otherwise it will not enough system pressure is built up. Consequently, the additional spring for the first control piston can also be dispensed with, as a result of which the installation space can also be reduced here. The enlargement of the control space resulting from the increased installation space due to the additional spring also leads to oscillation-related switching operations, so that this disadvantage of a smaller control space can also be eliminated. The omission of the spring associated with the first control piston and the resultant further waiver of the spring associated with the second control piston results in a space-saving and inexpensive design of the control valve. In addition, this eliminates the necessary adjustment processes for balancing the spring forces to open and close the two pistons.

Die Ausnutzung der hydraulischen Strömungs- und Druckkräfte ist gemäß einer ersten Ausführungsform mittels einer definierten Drosselbohrung möglich, die durch den zweiten Steuerkolben hindurch führt. Bei einer zweiten Ausführungsform ist eine Aussparung im Führungsbereich des zweiten Steuerkolbens vorgesehen und dieser Aussparung eine Drossel vorgeschaltet, die durch einen definierten Öffnungshub der Steuerkante des zweiten Steuerkolbens realisiert wird.According to a first embodiment, the hydraulic flow and pressure forces can be exploited by means of a defined throttle bore which leads through the second control piston. In a second embodiment, a recess is provided in the guide region of the second control piston and a throttle is connected upstream of this recess, which is implemented by a defined opening stroke of the control edge of the second control piston.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description.

Es zeigen:Show it:

Figur 1Figure 1
einen schematischen Aufbau einer gesamten Kraftstoffeinspritzeinrichtung,a schematic structure of an entire fuel injection device,
Figur 2Figure 2
eine schematische Schnittdarstellung durch ein Steuerventil gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,2 shows a schematic sectional illustration through a control valve according to a first exemplary embodiment,
Figur 3Figure 3
eine schematische Schnittdarstellung durch ein Steuerventil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,2 shows a schematic sectional illustration through a control valve according to a second exemplary embodiment,
Figur 4Figure 4
eine schematische Schnittdarstellung durch ein Steuerventil gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,2 shows a schematic sectional illustration through a control valve according to a third exemplary embodiment,
Figur 5Figure 5
eine Schnittdarstellung durch eine konkrete Ausführung eines ServoVentils gemäß der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform des Steuerventils,3 shows a sectional illustration through a concrete embodiment of a servo valve according to the embodiment of the control valve shown in FIG. 2,
Figur 6Figure 6
einen schematischen Aufbau einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einem Steuerventil gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel unda schematic structure of a fuel injection device with a control valve according to a fourth embodiment and
Figur 7Figure 7
die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Figur 6 mit einem Steuerventil gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.the fuel injection device according to Figure 6 with a control valve according to a fifth embodiment.

In Figur 1 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einem Kraftstoffinjektor 1 dargestellt, der über eine Kraftstoffleitung 3 mit einer Kraftstoffhochdruckquelle 5 verbunden ist. Die Kraftstoffhochdruckquelle 5 umfasst dabei mehrere nicht dargestellte Elemente, wie Kraftstofftank, eine Hochdruckpumpe und eine Hochdruckleitung, beispielsweise eines an sich bekannten Common-Rail-Systems, wobei die Pumpe einen bis zu 1600 bar hohen Kraftstoffdruck über die Hochdruckleitung bereitstellt. Der dargestellte Kraftstoffinjektor 1 weist ein Kraftstoffeinspritzventil 10 auf, das mit Einspritzöffnungen 11 in einem Brennraum 7 einer Brennkraftmaschine hineinragt. Das Kraftstoffeinspritzventil 10 weist einen Schließkolben 12 mit einer Druckschulter 13 auf, die von einem Druckraum 14 umgeben ist. Der Schließkolben 12 ist an einem dem Brennraum 7 abgewandten Ende in einem Führungsbereich 15 geführt, an den sich ein Schließdruckraum 16 anschließt. Der Schließkolben 12 ist mittels einer Schließfeder 17 in Schließrichtung vorgespannt.FIG. 1 shows a fuel injection device with a fuel injector 1, which is connected to a high-pressure fuel source 5 via a fuel line 3. The high-pressure fuel source 5 comprises a number of elements, not shown, such as a fuel tank, a high-pressure pump and a high-pressure line, for example a common rail system known per se, the pump providing a fuel pressure of up to 1600 bar via the high-pressure line. The fuel injector 1 shown has a fuel injection valve 10 which projects with injection openings 11 in a combustion chamber 7 of an internal combustion engine. The fuel injection valve 10 has a closing piston 12 with a pressure shoulder 13 which is surrounded by a pressure chamber 14. The closing piston 12 is guided at an end facing away from the combustion chamber 7 in a guide region 15, which is followed by a closing pressure chamber 16. The closing piston 12 is biased in the closing direction by means of a closing spring 17.

Der Kraftstoffinjektor 1 gemäß Figur 1 verfügt zur Druckverstärkung über eine Druckübersetzungseinrichtung 20. Die Druckübersetzungseinrichtung 20 besitzt einen mittels einer Rückstellfeder 18 federnd gelagerten Übersetzerkolben 21, der beispielsweise zweiteilig ausgeführt ist und einen ersten Teilkolben 22 und einen im Durchmesser kleineren zweiten Teilkolben 23 aufweist. Den Teilkolben 22, 23 ist jeweils ein entsprechender, im Durchmesser gestuft ausgebildeter Zylinder 24 zugeordnet, so dass der im Durchmesser kleinere Teilkolben 23 im Zylinder 24 einen Hochdruckraum 25 von einem Rückraum 26 flüssigkeitsdicht abtrennt. Der im Durchmesser größere erste Teilkolben 22, der in dem Zylinderabschnitt des Zylinders 24 mit dem größeren Durchmesser geführt ist, trennt außerdem den Rückraum 26 von einem Druckübersetzungsraum 27 flüssigkeitsdicht, ab.The fuel injector 1 according to FIG. 1 has a pressure booster device 20 for pressure boosting. The pressure booster device 20 has a booster piston 21 which is resiliently mounted by means of a return spring 18 and is, for example, of two parts and has a first part piston 22 and a second part piston 23 with a smaller diameter. The partial pistons 22, 23 are each assigned a corresponding cylinder 24, graduated in diameter, so that the smaller diameter piston 23 in the cylinder 24 separates a high-pressure chamber 25 from a rear chamber 26 in a liquid-tight manner. The first partial piston 22, which is larger in diameter and is guided in the cylinder section of the cylinder 24 with the larger diameter, also separates the rear space 26 from a pressure translation space 27 in a liquid-tight manner.

Weiterhin verfügt der Kraftstoffinjektor 1 über ein elektrohydraulisches Servoventil 90, das ein hydraulisches Steuerventil 30 und ein elektrisch ansteuerbares Schaltventil 40 umfasst, wobei die Ansteuerung von einem elektromagnetischen oder piezoelektrischen Aktor 41 erfolgt. Das Schaltventil 40 weist einen mit dem Aktor 41 verbundenen Aktorkolben 42 auf, der in einer Aktorbohrung 43 geführt ist. Der Aktorkolben 42 trennt mit einem aktorseitigen Dichtsitz 44 einen aktorseitigen Leckraum 45 von einem aktorseitigen Ringraum 46 flüssigkeitsdicht ab.Furthermore, the fuel injector 1 has an electrohydraulic servo valve 90, which comprises a hydraulic control valve 30 and an electrically controllable switching valve 40, the actuation being carried out by an electromagnetic or piezoelectric actuator 41. The switching valve 40 has an actuator piston 42 connected to the actuator 41, which is guided in an actuator bore 43. With an actuator-side sealing seat 44, the actuator piston 42 separates an actuator-side leakage space 45 from an actuator-side annular space 46 in a liquid-tight manner.

Das Steuerventil 30 weist einen Ventilkörper 31 mit einer Stufenbohrung 32 auf, die in einen Steuerraum 33 und am gegenüberliegenden Ende in einen Druckraum 34 mündet. Zwischen dem Steuerraum 33 und dem Druckraum 34 wird von der Stufenbohrung 32 eine Ventilkammer 35 und ein Verbindungsraum 36 ausgebildet. In der Stufenbohrung 32 des Steuerventils 30 sind axial hintereinander ein erster Steuerkolben 71 und ein zweiter Steuerkolben 72 getrennt voneinander geführt. Dabei ist dem ersten Steuerkolben 71 in der Stufenbohrung 32 eine erste Steuerkante 73 und dem zweiten Steuerkolben 72 eine zweite Steuerkante 74 zugeordnet. Der erste Steuerkolben 71 ist mit einer ersten Feder 75 und der zweite Steuerkolben 72 mit einer zweiten Feder 76 in Schließrichtung der jeweiligen Steuerkante vorgespannt. Die beiden Steuerkolben 71, 72 berühren sich mit ihren zugekehrten Stirnflächen an einer Kontaktstelle 77, die zwischen den beiden Steuerkanten 73 und 74 liegt. Dem ersten Steuerkolben 71 ist eine erste Druckfläche 78 und dem zweiten Steuerkolben 72 eine zweite Druckfläche 79 zugeordnet. Die Druckfläche 78 des ersten Steuerkolbens 71 ist dabei größer als die Druckfläche 79 des zweiten Steuerkolbens 72. Zusätzlich kann ein Anschlag 89 für den zweiten Steuerkolben vorgesehen sein. Durch die Ausbildung von zwei getrennten Steuerkolben 71, 72 lässt ich der Ventilkörper 31 in mehrere Gehäuseabschnitte aufteilen, die dann auch die einzelnen Steuerkanten 73, 74 enthalten. Dadurch können Fertigungstoleranzen für die Steuerkanten 73, 74 ausgeglichen werden. Darüber hinaus ist durch die mehrteilige Ausführung des Ventilgehäuses eine gute Zugänglichkeit zur Bearbeitung der Steuerkanten 73, 74 möglich. Der Verbindungsraum 36 steht bei geöffneter zweiter Steuerkante 74 über einen in der Mantelfläche des zweiten Steuerkolbens 72 eingearbeiteten Verbindungskanal 37 mit dem Druckraum 34 in Verbindung.The control valve 30 has a valve body 31 with a stepped bore 32 which opens into a control chamber 33 and at the opposite end into a pressure chamber 34. A valve chamber 35 and a connecting space 36 are formed by the stepped bore 32 between the control chamber 33 and the pressure chamber 34. A first control piston 71 and a second control piston 72 are guided axially one behind the other in the stepped bore 32 of the control valve 30. A first control edge 73 is assigned to the first control piston 71 in the stepped bore 32 and a second control edge 74 is assigned to the second control piston 72. The first control piston 71 is biased with a first spring 75 and the second control piston 72 with a second spring 76 in the closing direction of the respective control edge. The two control pistons 71, 72 touch with their facing end faces at a contact point 77 which lies between the two control edges 73 and 74. A first pressure surface 78 is assigned to the first control piston 71 and a second pressure surface 79 is assigned to the second control piston 72. The pressure surface 78 of the first control piston 71 is larger than the pressure surface 79 of the second control piston 72. In addition, a stop 89 can be provided for the second control piston. By forming two separate control pistons 71, 72, I can divide the valve body 31 into several housing sections, which then also contain the individual control edges 73, 74. This allows manufacturing tolerances for the control edges 73, 74 to be compensated. In addition, the multi-part design of the valve housing allows good accessibility for machining the control edges 73, 74. When the second control edge 74 is open, the connection space 36 is connected to the pressure space 34 via a connection channel 37 incorporated in the outer surface of the second control piston 72.

Zur Verbindung der einzelnen Komponenten Einspritzventil 10, Druckübersetzungseinrichtung 20, Steuerventil 30 und Schaltventil 40, dienen Druckleitungen, die beispielsweise in den Kraftstoffinjektor 1 integriert sind. Der Druckraum 14 des Kraftstoffeinspritzventils 10 ist mit einer erste Druckleitung 51 mit dem Hochdruckraum 25 der Druckübersetzungseinrichtung 20 verbunden. Vom Schließdruckraum 16 des Einspritzventils 10 führt eine zweite Druckleitung 52 zum Rückraum 26 der Druckübersetzungseinrichtung 20. Zusätzlich existiert eine Verbindungsleitung 53 zwischen Schließdruckraum 16 und Hochdruckraum 25, in die ein Rückschlagventil 54 geschaltet ist. Der hydraulische Druck der Kraftstoffhochdruckquelle 5 wird über die Hochdruckleitung 3 in den Druckübersetzungsraum 27 der Druckübersetzungseinrichtung 20 geführt. Der Druckübersetzungsraum 27 steht beispielsweise über eine Verbindungsbohrung 55 mit dem Druckraum 34 des Steuerventils 20 in Verbindung. Zusätzlich ist eine mit einer Zulaufdrossel 56 versehene weitere Verbindungsleitung 57 zwischen den Druckübersetzungsraum 27 und den Steuerraum 33 des Steuerventils 30 gelegt. Eine Rückraumleitung 58 verbindet den Rückraum 26 der Druckübersetzungseinrichtung 20 mit dem Verbindungsraum 36 des Steuerventils 30. Von der Ventilkammer 35 des Steuerventils 30 führt eine erste Rücklaufleitung 61 über ein nicht in der Zeichnung dargestelltes Leckölsystem in einen ebenfalls nicht dargestellten Kraftstofftank zurück. Der Steuerraum 33 des Steuerventils 30 ist mittels einer Steuerleitung 59 über eine Ablaufdrossel 64 mit dem aktorseitigen Ringraum 46 des Schaltventils 40 verbunden. Schließlich führt eine zweite Rücklaufleitung 62 aus dem aktorseitigen Leckraum 45 des Schaltventils 40 heraus in das Lecköl- bzw. Rücklaufsystem hinein. Die Rücklaufleitungen 61, 62 können jedoch auch als ein gemeinsames Rücklaufsystem ausgebildeten sein.Pressure lines, which are integrated, for example, into the fuel injector 1, are used to connect the individual components of the injection valve 10, pressure booster device 20, control valve 30 and switching valve 40. The Pressure chamber 14 of fuel injection valve 10 is connected to high pressure chamber 25 of pressure booster device 20 by a first pressure line 51. A second pressure line 52 leads from the closing pressure chamber 16 of the injection valve 10 to the rear chamber 26 of the pressure booster device 20. In addition, there is a connecting line 53 between the closing pressure chamber 16 and the high pressure chamber 25, into which a check valve 54 is connected. The hydraulic pressure of the high-pressure fuel source 5 is conducted via the high-pressure line 3 into the pressure translation space 27 of the pressure translation device 20. The pressure translation space 27 is connected to the pressure space 34 of the control valve 20, for example, via a connection bore 55. In addition, a further connecting line 57 provided with an inlet throttle 56 is placed between the pressure translation space 27 and the control space 33 of the control valve 30. A back space line 58 connects the back space 26 of the pressure booster device 20 to the connection space 36 of the control valve 30. From the valve chamber 35 of the control valve 30, a first return line 61 leads back to a fuel tank (also not shown) via a leak oil system (not shown in the drawing). The control chamber 33 of the control valve 30 is connected to the actuator-side annular chamber 46 of the switching valve 40 by means of a control line 59 via an outlet throttle 64. Finally, a second return line 62 leads out of the actuator-side leak space 45 of the switching valve 40 into the leak oil or return system. The return lines 61, 62 can, however, also be designed as a common return system.

Die Funktionsweise des Kraftstoffinjektors 1 ist wie im Folgenden dargestellt: Zu Beginn des Einspritzvorgangs liegt durch den konstanten Druck im Hochdruckspeicher 5 der im Druckübersetzungsraum 27 anliegende Druck über die Rückraumleitung 58 auch im Rückraum 26 und über die zweite Druckleitung 52 und die Verbindungsleitung 53 im Hochdruckraum 25 und von dort über die erste Druckleitung 51 im Druckraum 14 an. Der Aktor 41 des Schaltventils 40, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Magnetventil ist, ist so bestromt, dass der Aktorkolben 42 die mit dem Steuerraum 33 des Steuerventils 30 in Verbindung stehende Steuerleitung 59 gegen den mit der zweiten Rücklaufleitung 62 in Verbindung stehenden aktorseitigen Leckraum 45 verschließt, Dadurch herrscht im Druckraum 34 der gleiche Druck wie in dem über die weitere Verbindungsleitung 57 mit dem Druckübersetzungsraum 27 in Verbindung stehenden Steuerraum 33. Durch den auf die erste Druckfläche 78 wirkenden Hochdruck wird der erste Steuerkolben 31 gegen den Dichtsitz der ersten Steuerkante 732 gepresst. Dadurch ist die Ventilkammer 35 und damit die ersten Rücklaufleitung 61 vom Hochdruck entkoppelt. Das Einspritzventil 10 ist geschlossen.The mode of operation of the fuel injector 1 is shown as follows: At the beginning of the injection process, due to the constant pressure in the high-pressure accumulator 5, the pressure in the pressure translation chamber 27 is also in the rear chamber line 58 and in the rear chamber 26 and via the second pressure line 52 and the connecting line 53 in the high-pressure chamber 25 and from there via the first pressure line 51 in the pressure chamber 14. The actuator 41 of the switching valve 40, which in the present exemplary embodiment is a solenoid valve, is energized such that the actuator piston 42 closes the control line 59 connected to the control chamber 33 of the control valve 30 against the actuator-side leak chamber 45 connected to the second return line 62 As a result, the same pressure prevails in the pressure chamber 34 as in the control chamber 33 which is connected to the pressure translation chamber 27 via the further connecting line 57. The high pressure acting on the first pressure surface 78 increases the pressure first control piston 31 pressed against the sealing seat of the first control edge 732. As a result, the valve chamber 35 and thus the first return line 61 are decoupled from the high pressure. The injection valve 10 is closed.

Die Öffnungshubbewegung des Schließkolbens 12 des Einspritzventils 10 wird dadurch eingeleitet, indem aufgrund einer entsprechenden Bestromung des Aktors 41 der Aktorkolben 42 vom aktorseitigen Dichtsitz 44 abhebt, so dass der Steuerraum 33 mit dem aktorseitigen Ringraum 46 und dem aktorseitigen Leckraum 55 verbunden wird. Die Durchflusswiderständer der Zulaufdrossel 56 und der Ablaufdrossel 64 sind so bemessen, dass der Durchflusswiderstand durch die Zulaufdrossel 56 größer ist als der Durchflusswiderstand der Ablaufdrossel 64, wodurch der Kraftstoff aus dem Steuerraum 33 schneller in den aktorseitigen Leckraum 45 abfließt als er aus dem Druckübersetzungsraum 27 über die Verbindungsleitung 57 nachströmen kann. Dadurch fällt der Druck im Steuerraum 33 und der erste Steuerkolben 71 hebt von dem Dichtsitz der ersten Steuerkante 73 ab. Gleichzeitig wirkt der Druck der Kraftstoffhochdruckquelle 5 über den Druckübersetzungsraum 27 und die Verbindungsbohrung 55 auf die zweite Druckfläche 79 des zweiten Steuerkolbens 72, so dass dieser mit der zweiten Steuerkante 74 den Druckraum 34 zum Verbindungsraum 36 hin schließt. Dadurch wird über die Rücklaufleitung 58 der Rückraum 26 mit dem Verbindungsraum 36 und der Ventilkammer 32 verbunden. Dementsprechend wird der im Rückraum 26 der Druckübersetzungseinrichtung 20 herrschende Hochdruck über die erste Rücklaufleitung 61 entspannt und der Druck im Rückraum 26 fällt ab. Dadurch wird die Druckübersetzungseinrichtung 20 aktiviert und der mit geringerer Wirkfläche behaftete zweite Teilkolben 23 verdichtet den Kraftstoff im Hochdruckraum 25, so dass in dem mit dem Hochdruckraum 25 verbundenen Druckraum 14 die in Öffnungsrichtung an der Druckschulter 13 angreifende Druckkraft ansteigt und der Schließkolben 12 die Einspritzöffnungen 11 freigibt. So lange der Rückraum 26 druckentlastet ist, bleibt die Druckübersetzungseinrichtung 20 aktiviert und verdichtet den Kraftstoff im Hochdruckraum 25. Zum Beenden des Einspritzvorganges wird das Schaltventil 40 wieder in seine Ausgangsstellung überführt. Dies trennt den Rückraum 26 von der ersten Rücklaufleitung 61 und verbindet ihn wieder mit dem Versorgungsdruck der Kraftstoffhochdruckquelle 5. Dadurch fällt der Druck im Hochdruckraum 25 auf Systemdruck ab, wodurch im Druckraum 14 ebenfalls wieder Systemdruck anliegt. Die Rückstellung des Schließkolbens 12 wird dabei durch die im Schließdruckraum 16 angeordnete Schließfeder 17 unterstützt und durch den ebenfalls über die zweite Druckleitung 52 anliegenden Systemdruck realisiert. Die Wirkrichtung des Rückschlagventils 54 in der Verbindungsleitung 53 ist dabei derart, dass der vom zweiten Teilkolben 23 erzeugte Hochdruck nicht in den Schließdruckraum 16 bzw. den Rückraum 26 geleitet werden kann. Nach dem Druckausgleich werden der Druckübersetzerkolben 21 durch die Rückstellfeder 18 in seine Ausgangslage zurückgestellt, wobei der Hochdruckraum 25 über das Rückschlagventil 54 und die Verbindungsleitung 53 aus der Kraftstoffhochdruckquelle 5 befüllt wird. Der Druckübersetzerkolben 21 kann auch einteilig ausgeführt sein. Darüber hinaus kann die Rückstellfeder 18 auch im Druckübersetzerraum 27 angeordnet sein. Das erfindungsgemäße Steuerventil 30 ist jedoch auch in Einspritzeinrichtungen einsetzbar, die ohne eine Druckübersetzungseinrichtung zur Druckverstärkung auskommen.The opening stroke movement of the closing piston 12 of the injection valve 10 is initiated by lifting the actuator piston 42 from the actuator-side sealing seat 44 due to a corresponding energization of the actuator 41, so that the control chamber 33 is connected to the actuator-side annular chamber 46 and the actuator-side leak chamber 55. The flow resistors of the inlet throttle 56 and the outlet throttle 64 are dimensioned such that the flow resistance through the inlet throttle 56 is greater than the flow resistance of the outlet throttle 64, as a result of which the fuel flows out of the control chamber 33 into the actuator-side leakage chamber 45 faster than it flows out of the pressure translation chamber 27 can flow the connecting line 57. As a result, the pressure in the control chamber 33 drops and the first control piston 71 lifts off from the sealing seat of the first control edge 73. At the same time, the pressure of the high-pressure fuel source 5 acts on the second pressure surface 79 of the second control piston 72 via the pressure translation space 27 and the connection bore 55, so that the second control edge 74 closes the pressure space 34 toward the connection space 36. As a result, the rear space 26 is connected to the connecting space 36 and the valve chamber 32 via the return line 58. Accordingly, the high pressure prevailing in the rear space 26 of the pressure booster device 20 is released via the first return line 61 and the pressure in the rear space 26 drops. This activates the pressure transmission device 20 and the second partial piston 23, which has a smaller effective area, compresses the fuel in the high-pressure chamber 25, so that in the pressure chamber 14 connected to the high-pressure chamber 25, the pressure force acting on the pressure shoulder 13 in the opening direction increases and the closing piston 12 the injection openings 11 releases. As long as the rear space 26 is relieved of pressure, the pressure booster device 20 remains activated and compresses the fuel in the high-pressure space 25. To end the injection process, the switching valve 40 is returned to its starting position. This separates the rear space 26 from the first return line 61 and connects it again to the supply pressure of the high-pressure fuel source 5. As a result, the pressure in the high-pressure space 25 drops to system pressure, so that system pressure is again present in the pressure space 14. The resetting of the closing piston 12 is supported by the closing spring 17 arranged in the closing pressure chamber 16 and also by the second one Pressure line 52 applied system pressure realized. The direction of action of the check valve 54 in the connecting line 53 is such that the high pressure generated by the second partial piston 23 cannot be conducted into the closing pressure chamber 16 or the rear chamber 26. After the pressure equalization, the pressure booster piston 21 is returned to its initial position by the return spring 18, the high-pressure chamber 25 being filled from the high-pressure fuel source 5 via the check valve 54 and the connecting line 53. The pressure booster piston 21 can also be made in one piece. In addition, the return spring 18 can also be arranged in the pressure booster chamber 27. The control valve 30 according to the invention can, however, also be used in injection devices which do not require a pressure intensifying device for pressure amplification.

Verschiedene Ausführungsformen zur Realisierung des Steuerventils 30, insbesondere des zweiten Steuerkolbens 72 gehen aus den Figuren 2, 3 und 4 hervor. In Figur 2 ist der zweite Steuerkolben 72 als Schieberkolben 80 mit einer Steuerkante 81 ausgeführt. Die Steuerkante 81 wirkt beim Eintauchen in die Bohrung 32 als Dichtkante. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 wird der zweite Steuerkolben 72 von einem Plättchenventil 82 mit einer der Bohrung 32 zugewandten Dichtfläche 83 gebildet, die mit der die Bohrung 32 umgebenden Ringfläche die Dichtwirkung erzielt. Für das Zusammenwirken mit dem Plättchenventil 82 ist eine durch die Bohrung 32 führende Kolbenstange 84 vorgesehen, die entweder mit dem ersten Steuerkolben 71 oder mit dem Plättchenventil 82 verbunden ist. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 wird der zweite Steuerkolben 72 von einer Dichtkugel 85 gebildet, wobei eine zwischengeschaltete Kolbenstange 88, die mit dem ersten Steuerkolben 71 verbunden sein kann, an der Dichtkugel 85 angreift. Die Dichtkugel 85 drückt mittels einer Druckfeder 86 gegen einen am Gehäuse ausgebildeten Kegelsitz 87, so dass sich an der Berührungsfläche die zweite Steuerkante 74 als Dichtsitz ausbildet. Bei den ersten Steuerkolben 71 der Ausführungsbeispiele in Figur 2, 3 und 4 ist die erste Steuerkante 73 jeweils als Dichtsitz ausgeführt.Various embodiments for realizing the control valve 30, in particular the second control piston 72, can be seen in FIGS. 2, 3 and 4. In FIG. 2, the second control piston 72 is designed as a slide piston 80 with a control edge 81. The control edge 81 acts as a sealing edge when immersed in the bore 32. In the embodiment according to FIG. 3, the second control piston 72 is formed by a plate valve 82 with a sealing surface 83 facing the bore 32, which achieves the sealing effect with the annular surface surrounding the bore 32. For the interaction with the slide valve 82, a piston rod 84 is provided through the bore 32 and is connected either to the first control piston 71 or to the slide valve 82. In the embodiment according to FIG. 4, the second control piston 72 is formed by a sealing ball 85, an intermediate piston rod 88, which can be connected to the first control piston 71, acting on the sealing ball 85. The sealing ball 85 presses by means of a compression spring 86 against a conical seat 87 formed on the housing, so that the second control edge 74 is formed as a sealing seat on the contact surface. In the first control piston 71 of the exemplary embodiments in FIGS. 2, 3 and 4, the first control edge 73 is in each case designed as a sealing seat.

Eine detaillierte konstruktive Ausführung eines kompakten Servoventils 90 mit dem Steuerventil 30 und dem Schaltventil 40 geht aus Figur 5 hervor. Dabei ist die erste Dichtkante 73 als Dichtsitz und die zweite Dichtkante 74 als Schieberdichtung ausgeführt. Der Ventilkörper 31 weist einen unteren Gehäuseabschnitt 91 und einen oberen Gehäuseabschnitt 92 auf. Im unteren Gehäuseabschnitt 91 ist ein erster Flanschanschluss 93 für die erste Rücklaufleitung 61 und ein zweiter Flanschanschluss 94 für die zweite Rücklaufleitung 62 ausgebildet. Der untere Gehäuseabschnitt 91 ist ferner mit einem Hohlraum 95 ausgeführt, in dem sich ein Zylinderkörper 96 befindet, in dem die Stufenbohrung 32 ausgebildet ist. Zur Verlängerung der Stufenbohrung 32 ist in den unteren Gehäuseabschnitt 91 eine weitere Bohrung 97 eingebracht, die den Druckraum 34 bildet und in die die Verbindungsbohrung 55 führt. In der Stufenbohrung 32 sind axial versetzt übereinander ein erster Ringraum 10 und ein zweiter Ringraum 102 ausgebildet. Der erste Ringraum 101 bildet den Verbindungsraum 36, in den die Rückraumleitung 58 mündet. Der zweite Ringraum 102 hat die Funktion der Ventilkammer 35, die über eine erste Schrägbohrung 103 mit einem zwischen dem Hohlraum 95 und dem Zylinderkörper 96 ausgebildeten weiteren Ringraum 123 und von dort zu dem Flansch 93 in die erste Rücklaufleitung 61 führt. Innerhalb der Stufenbohrung 32 befindet sich der erste Steuerkolben 71 mit der ersten Steuerkante 73 als Dichtsitz und der zweite Steuerkolben 72 mit der zweiten Steuerkante 74 als Schieberdichtung. Der zweite Steuerkolben 72 weist dabei eine Abflachung 104 auf, die den Verbindungskanal 37 realisiert und über die in geöffneter Stellung der Dichtkante 74 eine Verbindung zu der weiteren Bohrung 97 und dem ersten Ringspalt 101 hergestellt wird. Über dem Zylinderkörper 96 befindet sich ein weiterer Zylinderkörper 105, der eine Vertiefung 106 im Anschluss an die Stufenbohrung 32 aufweist. Die Vertiefung 106 dient zur Aufnahme der ersten Feder 75. Zwischen der ersten Druckfläche 78 des ersten Steuerkolbens 71 und dem Zylinderkörper 105 bzw. der Vertiefung 106 existiert ein Hohlraum 107, der den Steuerraum 33 bildet. Durch den Zylinderkörper 96 und den scheibenförmigen Zylinderkörper 105 ist weiterhin eine Längsbohrung 108 geführt, die über eine erste Querverbindung 109 mit der weiteren Bohrung 97 bzw. dem Druckraum 34 und über eine zweite Querverbindung 110 und einer in den Zylinderkörper 105 eingearbeiteten Drosselbohrung 111 mit dem Hohlraum 107 bzw. dem Steuerraum 33 in Verbindung steht. Die Drosselbohrung 111 bildet die Zulaufdrossel 56.A detailed design of a compact servo valve 90 with the control valve 30 and the switching valve 40 can be seen in FIG. 5. The first sealing edge 73 is designed as a sealing seat and the second sealing edge 74 as a slide seal. The valve body 31 has a lower housing section 91 and an upper housing section 92. In the lower housing section 91 is a first one Flange connection 93 for the first return line 61 and a second flange connection 94 for the second return line 62 are formed. The lower housing section 91 is also designed with a cavity 95, in which there is a cylinder body 96, in which the stepped bore 32 is formed. To extend the stepped bore 32, a further bore 97 is made in the lower housing section 91, which forms the pressure chamber 34 and into which the connecting bore 55 leads. A first annular space 10 and a second annular space 102 are formed axially offset one above the other in the stepped bore 32. The first annular space 101 forms the connection space 36 into which the rear space line 58 opens. The second annular space 102 has the function of the valve chamber 35, which leads via a first oblique bore 103 with a further annular space 123 formed between the cavity 95 and the cylinder body 96 and from there to the flange 93 in the first return line 61. The first control piston 71 with the first control edge 73 as a sealing seat and the second control piston 72 with the second control edge 74 as a slide seal are located within the stepped bore 32. The second control piston 72 has a flattened area 104, which realizes the connecting channel 37 and via which, in the open position of the sealing edge 74, a connection is made to the further bore 97 and the first annular gap 101. A further cylinder body 105 is located above the cylinder body 96, which has a recess 106 following the stepped bore 32. The depression 106 serves to receive the first spring 75. Between the first pressure surface 78 of the first control piston 71 and the cylinder body 105 or the depression 106 there is a cavity 107 which forms the control chamber 33. A longitudinal bore 108 is also passed through the cylinder body 96 and the disk-shaped cylinder body 105, which via a first cross connection 109 with the further bore 97 or the pressure chamber 34 and via a second cross connection 110 and a throttle bore 111 machined into the cylinder body 105 with the cavity 107 or the control room 33 is connected. The throttle bore 111 forms the inlet throttle 56.

Zur kompakten Ausführung des Servoventils 90 sitzt das Schaltventil 40 mit einem Grundkörper 112 unmittelbar auf dem scheibenförmigen Zylinderkörper 105 auf. Im Grundkörper 112 befindet sich eine weitere Stufenbohrung 113, in der der Aktorkolben 42 geführt ist. Der Aktorkolben 42 besitzt eine Stirnfläche 114, an der der Aktor 41 angreift. Der Aktorkolben 42 bildet mit einer Stufe in der Stufenbohrung 113 den aktorseitigen Dichtsitz 44 aus. Unterhalb des aktorseitigen Dichtsitzes 44 ist von der Stufenbohrung 113 und der Stirnfläche des angrenzenden scheibenförmigen Zylinderkörpers 105 ein weiterer Hohlraum 115 vorhanden, der den aktorseitigen Leckraum 45 bildet. Oberhalb des aktorseitigen Dichtsitzes 44 befindet sich innerhalb der Stufenbohrung 113 ein Ringraum 116, der gemäß Figur 1 den aktorseitigen Ringraum 46 bildet. Vom Ringspalt 116 führt eine zweite Schrägbohrung 117 und eine dritte Schrägbohrung 118 mit einer weiteren Drosselbohrung 119 in den Hohlraum 107 bzw. den Steuerraum 33. Die weitere Drosselbohrung 119 bildet die Ablaufdrossel 64. Vom Hohlraum 115 führt ein Querkanal 120 in einen weiteren Ringspalt 121, der über verschiedene Leitungsführungen 122 zum zweiten Flansch 94 und damit zur zweiten Rücklaufleitung 62 führt. Die Funktionsweise des in Figur 5 beschriebenen Servoventils 90 ist die gleiche, die im Zusammenhang mit der Beschreibung des gesamten Kraftstoffinjektors 1 gemäß Figur 1 erläutert wurde.For the compact design of the servo valve 90, the switching valve 40 is seated directly on the disk-shaped cylinder body 105 with a base body 112. There is a further stepped bore 113 in the base body 112, in which the actuator piston 42 is guided. The actuator piston 42 has an end face 114 on which the actuator 41 engages. The actuator piston 42 forms the actuator-side sealing seat 44 with a step in the step bore 113. Below the actuator-side sealing seat 44 is from the stepped bore 113 and the end face of the adjacent disc-shaped Cylinder body 105 has a further cavity 115, which forms the actuator-side leakage space 45. Above the sealing seat 44 on the actuator side there is an annular space 116 within the stepped bore 113 which, according to FIG. 1, forms the annular space 46 on the actuator side. A second oblique bore 117 and a third oblique bore 118 with a further throttle bore 119 lead from the annular gap 116 into the cavity 107 and the control chamber 33, respectively. The further throttle bore 119 forms the outlet throttle 64. A transverse channel 120 leads from the cavity 115 into a further annular gap 121, which leads to the second flange 94 and thus to the second return line 62 via different line guides 122. The mode of operation of the servo valve 90 described in FIG. 5 is the same as that explained in connection with the description of the entire fuel injector 1 according to FIG. 1.

Bei den in den Figuren 6 und 7 beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die gleichen Bauteile des Kraftstoffinjektors 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Ein für die vorliegende Erfindung unwesentlicher Unterschied zu dem Kraftstoffinjektor gemäß Figur 1 besteht in der Leitungsführung der Verbindungsleitung 53, die bei den Ausführungsbeispielen gemäß Figur 6 und 7 direkt in den Schließdruckraum 16 mündet. Weiterhin weist im Unterschied zum Kraftstoffinjektor in Figur 1 die Druckübersetzungseinrichtung 20 eine andere Anordnung der Rückstellfeder 18 auf. Die Rückstellfeder 18 ist bei den Ausführungsbeispielen in Figur 6 und 7 im Druckübersetzungsraum 27 angeordnet und ist zwecks Erzeugung der notwendigen Rückstellbewegung zwischen einer mit dem Übersetzerkolben 21 verbundenen Federhalterung 125 und einem am Injektorgehäuse befestigten Ringelement 126 gespannt. Zusätzlich ist bei den Ausführungsbeispielen in Figur 6 und 7 dem Schließdruckraum 16 ein an sich bekannter Dämpfungskolben 127 zugeordnet.In the exemplary embodiments described in FIGS. 6 and 7, the same components of the fuel injector 1 are provided with the same reference symbols. A difference that is insignificant for the present invention from the fuel injector according to FIG. 1 consists in the routing of the connecting line 53, which in the exemplary embodiments according to FIGS. 6 and 7 opens directly into the closing pressure chamber 16. Furthermore, in contrast to the fuel injector in FIG. 1, the pressure transmission device 20 has a different arrangement of the return spring 18. The return spring 18 is arranged in the exemplary embodiments in FIGS. 6 and 7 in the pressure translation space 27 and, in order to generate the necessary return movement, is tensioned between a spring holder 125 connected to the translation piston 21 and a ring element 126 fastened to the injector housing. In addition, in the exemplary embodiments in FIGS. 6 and 7, the closing pressure chamber 16 is assigned a damping piston 127 known per se.

Die Besonderheit der Ausführungsbeispiele in Figur 6 und 7 im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen in den Figuren 1 bis 5 besteht darin, dass das Steuerventil 30 für den ersten Steuerkolben 71 und den zweiten Steuerkolben 72 keine Rückstellfedern aufweist. Dazu ist der zweite Steuerkolben 72 mit einer hydraulischen Drosselverbindung 130 ausgeführt, die eine Verbindung zischen dem Druckraum 34 und dem Verbindungsraum 36 herstellt.The special feature of the exemplary embodiments in FIGS. 6 and 7 in comparison to the exemplary embodiments in FIGS. 1 to 5 is that the control valve 30 for the first control piston 71 and the second control piston 72 has no return springs. For this purpose, the second control piston 72 is designed with a hydraulic throttle connection 130, which establishes a connection between the pressure chamber 34 and the connection chamber 36.

Beim Ausführungsbeispiel in Figur 6 ist die Drosselverbindung 130 durch eine Bohrung 131 mit einer definierten hydraulischen Drossel 132 realisiert. Die Bohrung 131 kann aber auch von sich aus als Drossel 132 ausgeführt sein. Dabei führt die Bohrung 131 mit der Drossel 132 von einem am zweiten Steuerkolben 72 ausgebildeten Ringraum 133, der bei geöffneter Steuerkante 74 mit dem Druckraum 34 verbunden ist, in den Verbindungsraum 36.In the exemplary embodiment in FIG. 6, the throttle connection 130 is realized through a bore 131 with a defined hydraulic throttle 132. The bore 131 can but also be designed as a throttle 132. The bore 131 with the throttle 132 leads from an annular space 133 formed on the second control piston 72, which is connected to the pressure space 34 when the control edge 74 is open, into the connecting space 36.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 7 wird die hydraulische Drosselverbindung 130 durch den an der Mantelfläche des zweiten Steuerkolben 72 ausgebildeten Verbindungskanal 37 realisiert, dem eine Drosselstelle 134 zugeordnet ist. Es ist aber auch denkbar, den Verbindungskanal 37 axial durch den zweiten Steuerkolben 72 hindurch zu führen. Die Drosselstelle 134 befindet sich dabei am Ringraum 133 an der zweiten Steuerkanten 74, wobei die hydraulische Drossel von einem mit h bezeichneten Öffnungshub der zweiten Steuerkante 74 gebildet wird.In the embodiment according to FIG. 7, the hydraulic throttle connection 130 is realized by the connecting channel 37 formed on the lateral surface of the second control piston 72, to which a throttle point 134 is assigned. However, it is also conceivable to guide the connecting channel 37 axially through the second control piston 72. The throttle point 134 is located on the annular space 133 on the second control edge 74, the hydraulic throttle being formed by an opening stroke of the second control edge 74 denoted by h.

Im Ruhezustand befindet sich das Steuerventil 30 gemäß Figur 6 in der dargestellten ersten, geschlossenen Schaltstellung. Die Steuerkolben 71 und 72 sind dabei so angeordnet und ausgebildet, dass der erste Steuerkolben 71 durch seine zum Steuerraum 33, zur Ventilkammer 35 und zum Verbindungsraum 36 weisenden Druckflächen eine Dichtung an der ersten Steuerkante 73 ausbildet. Zur Ausbildung der zweiten Dichtkante 74 weist der zweite Steuerkolben 72 Druckflächen zu dem Druckraum 34 und zu dem Verbindungsraum 36 auf. Die Kontaktstelle zwischen dem ersten Steuerkolben 71 und dem zweiten Steuerkolben 72 liegt, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1, im Bereich zwischen den Steuerkanten 73 und 74. Bei den Ausführungsbeispiee3n gemäß Figur 6 und 7 ist die erste Steuerkante 73 als Dichtsitz und die zweite Steuerkante 74 als Schieberdichtung ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, die im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel zu Figur 1 beschriebenen Steuerkanten gemäß den Figuren 2 bis 4 auch bei den Ausführungsbeispielen gemäß Figur 6 und 7 einzusetzen.In the idle state, the control valve 30 according to FIG. 6 is in the first, closed switching position shown. The control pistons 71 and 72 are arranged and designed such that the first control piston 71 forms a seal on the first control edge 73 due to its pressure surfaces facing the control chamber 33, the valve chamber 35 and the connection chamber 36. To form the second sealing edge 74, the second control piston 72 has pressure surfaces to the pressure chamber 34 and to the connection chamber 36. The contact point between the first control piston 71 and the second control piston 72 is, as in the exemplary embodiment according to FIG. 1, in the region between the control edges 73 and 74. In the exemplary embodiments according to FIGS. 6 and 7, the first control edge 73 is a sealing seat and the second control edge 74 designed as a slide seal. However, it is also conceivable to use the control edges according to FIGS. 2 to 4 described in connection with the exemplary embodiment of FIG. 1 also in the exemplary embodiments according to FIGS. 6 and 7.

Zur Aktivierung des Kraftstoffinjektors 1 in Figur 6 und 7 wird zunächst das Schaltventil 40 aktiviert und der Aktorkolben 42 öffnet. Dadurch fällt der Druck im Steuerraum 33 ab. Der Steuerkolben 71 bewegt sich nach oben und öffnet dabei die Dichtung der Steuerkante 73 und stellt somit eine Verbindung von Verbindungsraum 36 zur Rücklaufleitung 61 her. Dadurch fällt der Druck im Verbindungsraum 36 und es strömt Kraftstoff aus dem Druckraum 34 über die Drosselverbindung 130 nach dem Verbindungsraum 36. Durch den Druckabfall an der Drossel 132 wird dabei eine hydraulische Kraft auf den zweiten Steuerkolben 72 in Richtung des ersten Steuerkolbens 71 erzeugt. Dadurch bewegt sich der zweite Steuerkolben 72 gemeinsam mit dem ersten Steuerkolben 71 in der Zeichnungsebene nach oben und schließt dabei die zweite Steuerkante 74. Das Servoventil 90 befindet sich nun in seiner zweiten Schaltstellung, die zur Kraftstoffeinspritzung über die Einspritzöffnungen 11, wie im Zusammenhang mit der Beschreibung der Arbeitsweise zu dem Ausführungsbeispiel in Figur 1 beschrieben wurde, führt. Zum Beenden des Einspritzvorganges wird durch entsprechendes Betätigen des Schaltventils 40 der aktorseitige Dichtsitz 44 geschlossen, so dass sich im Steuerraum 33 wieder der Raildruck aufbaut und durch die Druckkraft auf die Druckfläche 78 des ersten Steuerkolbens 71 sich der erste Steuerkolben 71 in seine Ausgangsstellung bewegt und dabei die ersten Steuerkante 73 geschlossen und die zweite Sterkante 74 des zweiten Steuerkolbens 72 geöffnet wird. Zweckmäßig ist, dass an dem zweiten Steuerkolben 72 einen Anschlag in Schließrichtung, das heißt, in der Zeichnungsebene nach unten, vorgesehen ist, um eine unnötige weite Öffnung der zweiten Steuerkante 74 zu vermeiden. Zweckmäßig ist ferner einen Zusatzhub des zweiten Steuerkolbens 72 zuzulassen, um eine definierte Schließkraft am Dichtsitz der ersten Steuerkante 73 zu gewährleisten. Um Toleranzprobleme durch unterschiedliche Startpositionen der Steuerkolben 71 und 72 zu vermeiden, sollte jedoch der zulässige Überhub möglichst klein ausgelegt werden.To activate the fuel injector 1 in FIGS. 6 and 7, the switching valve 40 is first activated and the actuator piston 42 opens. As a result, the pressure in the control chamber 33 drops. The control piston 71 moves upward and thereby opens the seal of the control edge 73 and thus establishes a connection from the connecting space 36 to the return line 61. As a result, the pressure in the connection space 36 drops and fuel flows from the pressure space 34 via the throttle connection 130 to the connection space 36. The pressure drop at the throttle 132 causes a hydraulic force on the second control piston 72 in the direction of the first control piston 71 generated. As a result, the second control piston 72 moves upward together with the first control piston 71 in the drawing plane and thereby closes the second control edge 74. The servo valve 90 is now in its second switching position, which is used for fuel injection via the injection openings 11, as in connection with the Description of the operation of the embodiment described in Figure 1 leads. To end the injection process, the actuator-side sealing seat 44 is closed by corresponding actuation of the switching valve 40, so that the rail pressure builds up again in the control chamber 33 and the first control piston 71 moves into its starting position and thereby due to the pressure force on the pressure surface 78 of the first control piston 71 the first control edge 73 is closed and the second stere edge 74 of the second control piston 72 is opened. It is expedient that a stop in the closing direction, that is, downward in the drawing plane, is provided on the second control piston 72 in order to avoid an unnecessarily wide opening of the second control edge 74. It is also expedient to allow an additional stroke of the second control piston 72 in order to ensure a defined closing force on the sealing seat of the first control edge 73. In order to avoid tolerance problems due to different starting positions of the control pistons 71 and 72, however, the permissible overstroke should be made as small as possible.

Die Ausführungsform in Figur 7 arbeitet nach dem gleichen Funktionsprinzip, wobei hier ein definierter Öffnungshub h der zweiten Steuerkante 74 eingestellt ist, der die Drosselwirkung der beschriebenen Drosselverbindung 130 zum Schließen des zweiten Steuerkolbens 72 realisiert.The embodiment in FIG. 7 works according to the same functional principle, with a defined opening stroke h of the second control edge 74 being set here, which realizes the throttle effect of the described throttle connection 130 for closing the second control piston 72.

Die beschriebenen Servo-Ventile können bei allen Common-Rail-Injektoren, insbesondere mit Druckübersetzungseinrichtungen eingesetzt werden, bei denen die Druckübersetzungseinrichtung über einen Differenzraum als Druckverstärker gesteuert wird.The servo valves described can be used with all common rail injectors, in particular with pressure booster devices, in which the pressure booster device is controlled via a differential space as a pressure booster.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kraftstoffinjektorfuel injector
33
KraftstoffleitungFuel line
55
KraftstoffhochdruckquelleHigh-pressure fuel source
77
Brennraumcombustion chamber
1010
KraftstoffeinspritzventilFuel injection valve
1111
EinspritzöffnungInjection port
1212
Schließkolbenclosing piston
1313
Druckschulterpressure shoulder
1414
Druckraumpressure chamber
1515
Führungsbereichguide region
1616
SchließdruckraumClosing pressure chamber
1717
Schließfederclosing spring
1818
RückstellfederReturn spring
2020
DruckübersetzungseinrichtungPressure booster device
2121
ÜbersetzerkolbenBooster piston
2222
erster Teilkolbenfirst partial piston
2323
zweiter Teilkolbensecond partial piston
2424
Zylindercylinder
2525
HochdruckraumHigh-pressure chamber
2626
Rückraumbackcourt
2727
DruckübersetzungsraumPressure boosting chamber
3030
Steuerventilcontrol valve
3131
SteuerventilkörperControl valve body
3232
Bohrungdrilling
3333
Steuerraumcontrol room
3434
Druckraumpressure chamber
3535
Ventilkammervalve chamber
3636
Verbindungsraumcommunication space
3737
Verbindungskanalconnecting channel
4040
Schaltventilswitching valve
4141
Aktoractuator
4242
Aktorkolbenactuator piston
4343
Aktorbohrungactuator bore
4444
aktorseitiger Dichtsitzactuator-side sealing seat
4545
aktorseitiger Leckraumleakage on the actuator side
4646
aktorseitiger Ringraumannular space on the actuator side
5151
erste Druckleitungfirst pressure line
5252
zweite Druckleitungsecond pressure line
5353
Verbindungsleitungconnecting line
5454
Rückschlagventilcheck valve
5555
Verbindungsbohrungconnecting bore
5656
Zulaufdrosselinlet throttle
5757
weitere Verbindungsleitungfurther connecting line
5858
RückraumleitungBackcourt line
5959
Steuerleitungcontrol line
6161
erste Rücklaufleitungfirst return line
6262
zweite Rücklaufleitungsecond return line
6464
Ablaufdrosseloutlet throttle
7171
erster Steuerkolbenfirst control piston
7272
zweiter Steuerkolbensecond control piston
7373
erste Steuerkantefirst control edge
7474
zweite Steuerkantesecond control edge
7575
erste Federfirst spring
7676
zweite Federsecond spring
7777
Kontaktstellecontact point
7878
erste Druckflächefirst printing area
7979
zweite Druckflächesecond printing area
8080
Schieberkolbenspool
8181
Steuerkantecontrol edge
8282
Plättchenventilreed valve
8383
Dichtflächesealing surface
8484
Kolbenstangepiston rod
8585
Dichtkugelsealing ball
8686
Druckfedercompression spring
8787
Kegelsitzconical seat
8888
Kolbenstangepiston rod
8989
Anschlagattack
9090
Servo-VentilServo-valve
9191
unterer Gehäuseabschnittlower housing section
9292
oberer Gehäuseabschnittupper housing section
9393
erster Flanschfirst flange
9494
zweiter Flanschsecond flange
9595
Hohlraumcavity
9696
Zylinderkörpercylinder body
9797
weiterte Bohrungcontinued drilling
101101
erster Ringraumfirst annulus
102102
zweiter Ringraumsecond annulus
103103
erste Schrägbohrungfirst oblique hole
104104
Abflachungflattening
105105
weiterer Zylinderkörperfurther cylinder body
106106
Vertiefungdeepening
107107
Hohlraumcavity
108108
Längsbohrunglongitudinal bore
109109
erste Querverbindungfirst cross connection
110110
zweite Querverbindungsecond cross connection
111111
Drosselbohrungthrottle bore
112112
Grundkörperbody
113113
weitere Stufenbohrungfurther stepped bore
114114
Stirnflächeface
115115
weiterer Hohlraumfurther cavity
116116
Ringspaltannular gap
117117
zweite Schrägbohrungsecond oblique hole
118118
dritte Schrägbohrungthird oblique hole
119119
weitere Drosselbohrungfurther throttle bore
120120
QuerkanalQuerkanal
121121
weiterer Ringspaltfurther annular gap
122122
Leitungsführungwiring
123123
weiterer Ringraumfurther annulus
125125
Federhalterungspring retainer
126126
Ringelementring element
127127
Dämpfungskolbendamping piston
130130
Drosselverbindungthrottle connection
131131
Bohrungdrilling
132132
Drosselthrottle
133133
Ringraumannulus
134134
Drosselstellerestriction

Claims (15)

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem mit einer Hochdruckleitung in Verbindung stehenden Kraftstoffeinspritzventil (10), einem Steuerventil (30), das einen Ventilkörper (31) mit einem in einer Bohrung (32) längsverschiebbar angeordneten Kolben aufweist, wobei der Kolben in einer ersten Ventilstellung einen Ventildruckraum von einem Rücklauf- bzw. Leckölsystem trennt und wobei in einer zweiten Ventilstellung durch Aktivierung eines auf das Steuerventil (30) einwirkenden Schaltventils (40) eine Entspannung des Ventildruckraums zum Rücklaufsystem erfolgt und dabei eine Betätigung des Kraftstoffeinspritzventils (10) eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben mindestens zwei einzelne, längsverschiebbare Steuerkolben (71, 72) aufweist, denen jeweils eine Steuerkante (73, 74) für die beiden Ventilstellungen zugeordnet ist.Fuel injection device for internal combustion engines with a fuel injection valve (10) connected to a high-pressure line, a control valve (30) which has a valve body (31) with a piston which is arranged to be longitudinally displaceable in a bore (32), the piston in a first valve position having a valve pressure chamber separates from a return or leakage oil system and wherein in a second valve position, by activating a switching valve (40) acting on the control valve (30), the valve pressure chamber is expanded to the return system and an actuation of the fuel injection valve (10) is initiated, characterized in that that the piston has at least two individual, longitudinally displaceable control pistons (71, 72), each of which is assigned a control edge (73, 74) for the two valve positions. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Steuerkolben (71, 72) in der Bohrung (32) axial hintereinanderliegend angeordnet sind.Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the two control pistons (71, 72) are arranged axially one behind the other in the bore (32). Kraftstoffeinspritzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten Steuerkolben (72) eine hydraulische Drosselverbindung (130) ausgebildet ist, die hydraulische Strömungen- und Druckkräfte realisiert, derart, dass eine Betätigung des zweiten Steuerkolbens (72) bei einer Entspannung des Ventildruckraums entsteht.Fuel injection according to claim 1 or 2, characterized in that a hydraulic throttle connection (130) is formed on the second control piston (72), which realizes hydraulic flow and pressure forces, such that actuation of the second control piston (72) when the valve pressure chamber relaxes arises. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselverbindung (130) eine Verbindung zwischen einem der zweiten Steuerkante (74) zugeordneten Druckraum (34) und einem der ersten Steuerkante (73) zugeordneten Verbindungsraum (36) realisiert.Fuel injection device according to claim 3, characterized in that the throttle connection (130) a connection between one of the second control edge (74) associated pressure space (34) and a connecting space (36) assigned to the first control edge (73). Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3 oder4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselverbindung (130) von einer durch den zweiten Steuerkolben (72) geführten Drosselbohrung (131, 132) gebildet ist.Fuel injection device according to Claim 3 or 4, characterized in that the throttle connection (130) is formed by a throttle bore (131, 132) which is guided through the second control piston (72). Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselverbindung (130) am zweiten Steuerkolben (72) mittels einer der zweiten Steuerkante (74) zugeordneten Drosselstelle (134) realisiert ist, wobei die Drosselwirkung der Drosselstelle (134) von einem Öffnungshubs h der zweiten Steuerkante (74) erzeugt wird.Fuel injection device according to Claim 3 or 4, characterized in that the throttle connection (130) on the second control piston (72) is implemented by means of a throttle point (134) assigned to the second control edge (74), the throttle effect of the throttle point (134) being dependent on an opening stroke h the second control edge (74) is generated. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerkolben (71) und der zweite Steuerkolben (71) an einer Kontaktstelle (77) in Berührung stehen und dass sich die Kontaktstelle (77) zwischen der ersten Steuerkante (73) und der zweiten Steuerkante (74) befindet.Fuel injection device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the first control piston (71) and the second control piston (71) are in contact at a contact point (77) and in that the contact point (77) between the first control edge (73) and the second control edge (74). Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstelle (77) jeweils von Stirnflächen des ersten Steuerkolbens (71) und des zweiten Steuerkolbens (72) gebildet sind.Fuel injection device according to claim 7, characterized in that the contact point (77) are each formed by end faces of the first control piston (71) and the second control piston (72). Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Steuerkante (73) und der zweiten Steuerkante (74) ein Verbindungsraum (36) vorgesehen ist, der den Ventildruckraum bildet und der in der ersten Ventilstellung mit einem mit Systemdruck beaufschlagten Druckraum (34) und in der zweiten Ventilstellung über eine Ventilkammer (35) mit dem Rücklaufsystem in Verbindung steht.Fuel injection device according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that between the first control edge (73) and the second control edge (74) there is a connecting space (36) which forms the valve pressure space and which in the first valve position is acted upon by a system pressure Pressure chamber (34) and in the second valve position via a valve chamber (35) with the return system in connection. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den Verbindungsraum (36) eine mit einem Rückraum (26) einer Druckübersetzungseinrichtung (20) in Verbindung stehende Rückraumleitung (58) mündet, so dass in der zweiten Ventilstellung die Rückraumleitung (58) über die Ventilkammer (35) mit dem Rücklaufsystem in Verbindung steht, so dass der Rückraum (26) druckentspannbar ist.Fuel injection device according to Claim 9, characterized in that a rear space line (58), which communicates with a rear space (26) of a pressure booster device (20), opens into the connecting space (36), so that in the second valve position the rear space line (58) via the valve chamber (35) is connected to the return system, so that the rear space (26) can be depressurized. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckübersetzungseinrichtung (20) einen Druckübersetzerkolben (23) aufweist, der einen permanent mit der Kraftstoffhochdruckquelle (5) verbundenen Druckübersetzungsraum (27) von einem mit dem Kraftstoffeinspritzventil (10) verbundenen Hochdruckraum (25) trennt.Fuel injection device according to Claim 10, characterized in that the pressure booster device (20) has a pressure booster piston (23) which separates a pressure booster chamber (27) permanently connected to the high-pressure fuel source (5) from a high-pressure chamber (25) connected to the fuel injection valve (10). Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steuerkante (73) und/oder die zweite Steuerkante (74) als Dichtsitz ausgebildet ist.Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the first control edge (73) and / or the second control edge (74) is designed as a sealing seat. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuerkolben (72) mit einer Dichtkugel (85) ausgeführt ist, so dass die zweite Steuerkante (74) von dem von der Dichtkugel (85) gebildeten Dichtsitz ausgeführt ist. 'Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the second control piston (72) is designed with a sealing ball (85), so that the second control edge (74) is designed from the sealing seat formed by the sealing ball (85). ' Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuerkolben (72) als Plättchenventil (82) ausgeführt ist, so dass die zweite Steuerkante (74) von dem von dem von dem Plättchenventil (82) gebildeten Dichtsitz ausgeführt ist.Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the second control piston (72) is designed as a plate valve (82), so that the second control edge (74) is designed from the sealing seat formed by the plate valve (82). Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steuerkante (73) und/oder die zweite Steuerkante (74) als Schiebersitz ausgebildet ist.Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the first control edge (73) and / or the second control edge (74) is designed as a slide seat.
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