EP1558843B1 - Fuel injection system for internal combustion engines - Google Patents

Fuel injection system for internal combustion engines Download PDF

Info

Publication number
EP1558843B1
EP1558843B1 EP03809690A EP03809690A EP1558843B1 EP 1558843 B1 EP1558843 B1 EP 1558843B1 EP 03809690 A EP03809690 A EP 03809690A EP 03809690 A EP03809690 A EP 03809690A EP 1558843 B1 EP1558843 B1 EP 1558843B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
chamber
fuel injection
nozzle
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP03809690A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1558843A1 (en
Inventor
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1558843A1 publication Critical patent/EP1558843A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1558843B1 publication Critical patent/EP1558843B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/02—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
    • F02M57/022—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive
    • F02M57/025—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive hydraulic, e.g. with pressure amplification
    • F02M57/026—Construction details of pressure amplifiers, e.g. fuel passages or check valves arranged in the intensifier piston or head, particular diameter relationships, stop members, arrangement of ports or conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/02—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
    • F02M57/022—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive
    • F02M57/025—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive hydraulic, e.g. with pressure amplification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/02—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type
    • F02M59/10—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive
    • F02M59/105—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive hydraulic drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02—Fuel-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
    • F02M63/0225—Fuel-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 according to the features of the preamble of claim 1.
  • the fuel injector includes a fuel injector fuel-powered by a high-pressure fuel source, which is provided with a movable nozzle needle with a nozzle piston for opening and closing injection ports.
  • the nozzle piston is associated with an injector high-pressure chamber and an injector control chamber.
  • Connected between the fuel injector and the high pressure fuel source is a pressure intensifier having a movable pressure translator piston exposed to a pressure translator working space, a pressure intensifier control chamber and a pressure intensifier high pressure space.
  • a filling connection is connected to a throttle.
  • Another filling connection for the pressure intensifier high-pressure chamber is switched between pressure intensifier working space and pressure intensifier high-pressure chamber, in which a check valve is integrated.
  • the check valve locks in the direction of the pressure intensifier working chamber.
  • a fuel injection device for internal combustion engines in which a filling connection of a control chamber is closed when the fuel injection nozzle is open, is off EP 548916 A1 known.
  • a control rod which is disposed between the control chamber and the nozzle needle and is in operative connection with the nozzle needle via a hydraulic coupler.
  • This fuel injection device operates without an internal pressure translation device.
  • Out DE 4311627 A1 is another fuel injection device for internal combustion engines, in which the injection valves to increase the injection pressure up to 2000 bar have a pressure booster.
  • the fuel pressure in an injection pressure chamber increases to a multiple of the applied high pressure.
  • the pressure in the injection pressure chamber decreases due to the provision of the booster piston.
  • the integration of such a check valve in a fuel injector means a considerable manufacturing effort. The placement of the check valve in the available space is difficult to implement.
  • the fuel injection device according to the invention avoids the disadvantages occurring in the prior art and makes it possible to ensure a refilling of the pressure intensifier with a reduced manufacturing outlay.
  • the accommodation of a check valve for this purpose in the fuel injection device according to the invention is no longer necessary.
  • the closing of the open filling during filling is coupled to the movement of the nozzle piston in the opening direction for releasing the injection openings.
  • the filling compound is closed by the nozzle piston when the fuel injection nozzle is open.
  • a pressure change in a pressure booster control chamber contained in the pressure booster device and / or in the pressure booster working chamber causes a pressure change in the pressure booster high pressure chamber.
  • the pressure booster piston compresses the fuel in the booster high pressure space to an injection high pressure that is higher than the fuel high pressure in the high pressure fuel source.
  • the fuel injection nozzle is open, fuel is injected under high injection pressure through the injection openings into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the opening and closing of the injection openings is controllable via a control valve.
  • This is preferably a 3/2 valve.
  • the control valve can, for. B. in a pressure-controlled fuel injector, the opening and closing of the injection openings by the driving of the pressure translation device effect.
  • FIG. 1 shows a hydraulic circuit diagram of a Kraftstorf injector according to the invention, which is in the idle state or when resetting.
  • the system comprises a fuel high pressure source 1, for example, a pressure accumulator (common rail), which stores by a high pressure pump to up to 1600 bar compressed fuel. From the fuel high-pressure source 1, the fuel is passed via a high-pressure line 27 to the injectors, each containing a control valve 14, a pressure-transmitting device 7 and a fuel injection nozzle 2.
  • a fuel high pressure source 1 for example, a pressure accumulator (common rail), which stores by a high pressure pump to up to 1600 bar compressed fuel.
  • the fuel is passed via a high-pressure line 27 to the injectors, each containing a control valve 14, a pressure-transmitting device 7 and a fuel injection nozzle 2.
  • the control valve 14 is a 3/2 valve in this preferred embodiment of the present invention.
  • the control valve 14 In FIG. 1 the control valve 14 is in a first switching position 15, in which the high-pressure line 27 is opened to a pressure intensifier control chamber 12 of the pressure translation device 7 and a low-pressure line 17 leading to a low-pressure system, not shown, is closed.
  • the control valve 14 In the second switching position 16 (not in FIG. 1 shown), the control valve 14 closes the connection between the high pressure line 27 and the pressure booster control chamber 12 and establishes a connection between the pressure booster control chamber 12 and the low pressure line 17.
  • the control valve 14 may, for. B. piezo or a solenoid valve.
  • control valve 14 By using a quick-switching piezo valve as a control valve small injection quantities can be injected in a defined manner and with small quantity tolerances in the combustion chamber 25 of the internal combustion engine even at high nozzle opening pressure. Furthermore, due to the fast switching process low leakage losses. Furthermore, the control valve 14 may be designed as a directly controlled valve or as a servo valve.
  • the pressure-translation device 7 includes a pressure booster piston 8 which is resiliently mounted by means of a return spring 13.
  • the pressure booster piston 8 separates a pressure booster high pressure chamber 9 from a pressure booster working chamber 11 which is connected via the high pressure line 27 to the Kraft.stoff high pressure source.
  • the return spring 13 used for supporting the pressure booster piston 8 is arranged in the pressure booster control chamber 12.
  • the pressure booster piston 8 can be divided into two areas, a first (diameter larger) pressure booster piston portion 18 and a second (smaller diameter) Dnickübersetzerkolben portion 19.
  • the two pressure booster piston portions 18, 19 are separate components, but can also be firmly connected or stirred as a single component.
  • the housing 28 of the pressure translation device 7 has a step-shaped taper.
  • the interior of the pressure booster device 7 is divided into two areas which are liquid-tight separated from each other leakage losses.
  • One area is the pressure intensifier working space 11 connected to the high-pressure fuel source 1 via the high-pressure line 27, the second one Area has the above-mentioned step-shaped taper, in which the second pressure booster piston portion 19 slidably protrudes.
  • the tapered region is delimited in a liquid-tight manner from the remainder of the second region, so that a pressure booster control chamber 12 and a pressure booster high-pressure chamber 9 are formed.
  • the pressure booster working chamber 11 is connected via the high-pressure line 27 to the high-pressure fuel source 1.
  • the pressure intensifier control chamber 12 can be connected via the control valve 14 either to the high-pressure fuel source 1 (first switching position 15) or to the low-pressure line 17 (second switching position 16).
  • the pressure booster high-pressure chamber 9 is connected via an injection high-pressure line 29 to an injection nozzle high-pressure chamber 21 of the fuel injection nozzle 2 and connectable to an injection nozzle control chamber 20 contained in the fuel injection nozzle 2 via a filling compound 10.
  • the filling compound 10 is disposed between the pressure booster high pressure chamber 9 and the injector control chamber 20.
  • the filling compound 10 preferably contains a throttle 23.
  • the fuel injection nozzle 2 comprises a nozzle piston 3 and protrudes with its injection openings 6 into the combustion chamber 25 of a cylinder of an internal combustion engine.
  • the nozzle piston 3 can be divided into two areas, the upper (diameter larger) nozzle piston portion 4 and the (durclunesserkleinere) nozzle needle 5, wherein the upper nozzle piston portion 4 passes via a pressure shoulder 30 in the nozzle needle 5.
  • the nozzle piston 3 is surrounded by the injection nozzle high-pressure chamber 21.
  • FIG. 2 shows a hydraulic circuit diagram of a fuel injection device according to the invention in the injection.
  • FIG. 2 shown fuel injector corresponds to that in FIG. 1 .
  • the injection of fuel into the combustion chamber 25 is initiated by the activation of the 3/2-way control valve 14. It is from the first switching position 15 (connection pressure booster control chamber 12 via the first connection line 32, high-pressure connection line 31 and high-pressure line 27 with the high-pressure fuel source 1) is switched to the second switching position 16. In the second switching position 16 of the pressure booster control chamber 12 is connected to the low pressure line 17. There is thus a pressure relief of the pressure booster control chamber 12, whereby the pressure transmission means 7 is activated. At the same time, the injector control chamber 20 is depressurized.
  • the high-pressure fuel source 1 is connected (also during injection) via a high-pressure line 27 to the pressure booster working chamber contained in the pressure booster 7.
  • the intensifier working chamber 11 acts on the large piston surface 35 of the first pressure booster piston portion 18 of the high pressure from the high-pressure fuel source 1 in the compression direction 36.
  • the force in the compression direction 36 predominates.
  • the pressure booster piston 8 therefore moves in the compression direction 36 in the housing 28 of the pressure intensifier device 7 and compresses the fuel in Pressure intensifier high-pressure chamber 9 and thus also increases the pressure in the injector high pressure chamber 21. Due to the pressure difference between the injector high-pressure chamber 21 and the injector control chamber 20, the nozzle piston 3 moves in the opening direction against the closing force of the closing spring 24 and releases the injection openings 6 , In the combustion chamber 25 now fuel 34 is injected under a relation to the pressure in the high pressure fuel source 1 by the pressure translation means 7 increased pressure.
  • the filling compound 10 is closed by the nozzle piston 3 between the injector control chamber 20 and the pressure booster high-pressure chamber 9.
  • one end of the nozzle piston 3 cooperates with the sealing seat 26. Consequently, during the injection, no loss amount can escape from the pressure booster high-pressure chamber 9 via the throttle 23 contained in the filling compound 10.
  • the pressure booster 7 remains activated and the pressure booster piston 8 compresses the fuel in the Druclcübersetzer-Hochdruclcraum 9.
  • the compressed fuel is forwarded to the nozzle needle 5 and injected into the combustion chamber 25.
  • the control valve is switched back into the first switching position 15 ( FIG. 1 ), so that the pressure booster control chamber 9 and the injector space 20 can be separated from the low pressure line 17 and connected to the high pressure fuel source 1.
  • the pressure booster control chamber 9 thereby again the high pressure builds up.
  • the pressure booster high-pressure chamber 9 the pressure drops to the high pressure generated by the high-pressure fuel source 1.
  • the pressure booster piston 8 is now hydraulically balanced.
  • the fuel high pressure source high pressure also builds up, so that the nozzle piston 3 of the fuel injection nozzle 2 is hydraulically balanced.
  • the nozzle piston 3 is then moved in the closing direction by the force of the closing spring 24 until the injection openings 6 are closed by the nozzle needle 5.
  • the injection is completed and the filling compound 10 is released by the movement of the nozzle piston 3 in the closing direction again.
  • the pressure booster piston 8 After pressure equalization of the system, the pressure booster piston 8 is moved by the force of the return spring 13 in the return direction 38 until it is returned to its original position is. In this case, the pressure booster high-pressure chamber 9 is filled again via the throttle 23 contained in the filling connection 10 from the injection nozzle control chamber 20. The filling takes place automatically, without an additional check valve would be necessary.
  • This can be z. B. by an optimized design of a throttle 22 in the high-pressure line 27.
  • a throttle check valve can be used at any point of the supply line (27, 31, 32).
  • FIG. 3 shows a fuel injection device according to the invention in a coaxial design.
  • the Druclcüber ought and the fuel injection nozzle are arranged coaxially with each other in a common injector 39.
  • the injector 39 two relatively movable parts are resiliently mounted: a pressure booster piston 8 and a nozzle piston 3.
  • the pressure booster piston 8 has a first (larger diameter) Druckionatsetzerlcolben portion 18 and a second (diamellerereneren) Druclcübersetzerkolben portion 19.
  • the injector housing 39 also has a step-shaped taper 41.
  • the (diameter larger) first pressure booster piston portion 19 is axially and largely liquid-tight from the larger diameter portion of Injelctorgephases 39 out.
  • the (diameter smaller) second pressure booster piston portion 19 is located partially in the larger diameter portion of the injector 39 and partially immersed in the smaller diameter portion of the injector, where it is axially displaceable and largely liquid-tight.
  • the larger diameter first pressure booster piston portion 18 part in the interior of the injector 39 from the pressure booster working chamber 11 and the pressure booster control chamber 12 from.
  • In the pressure booster control chamber 12 which surrounds the smaller-diameter second pressure booster piston portion 19 surrounding return spring 13 is arranged.
  • the return spring 13 is supported, on the one hand, in the region of the stepped taper 41 of the injector housing 39 and, on the other hand, on the larger diameter first pressure booster piston subregion 18.
  • the pressure booster piston 8 is designed as a hollow piston: it contains a central through-bore 43.
  • the nozzle piston 3 is guided largely liquid-tight in a guide portion 44 in this bore 43.
  • a pressure piece 45 projecting into the bore 43 in the form of a cylinder is fastened in the region of the pressure intensifier working chamber 11.
  • the pressure piece 45 On the side facing the nozzle piston 3 side, the pressure piece 45 has a taper, on which a closing spring 24 is mounted.
  • the closing spring 24 is supported on the one hand against the pressure piece 45 and on the other hand pushes against the projecting into the bore 42 end of the nozzle piston 3.
  • Between the nozzle piston 3 and the pressure piece 45 is enough space to a lifting of the nozzle needle 5 of the injection openings 6 opposite to allow the force of the closing spring 24 during an injection process.
  • the closing spring 24 is surrounded by the injection nozzle control chamber 20 in the bore 43.
  • the injector control chamber 20 is arranged in the form of a hollow piston pressure booster piston 8.
  • the pressure booster piston 3 contains at least one opening 46, via which the injection nozzle control chamber 20 is permanently connected to the pressure booster control chamber 12, so that in the two chambers 12, 20, the pressure is always balanced.
  • the injector control chamber 20 could be replaced with the pressure translator control chamber 12, e.g. be connected to the pressure intensifier working chamber 11. Then the injector control chamber 20 is not relieved together with the pressure intensifier control chamber 12, but remains constantly at the pressure level of the working space 11. This would also be possible because in the injector high-pressure chamber 21 by the Druckschreibsevzungs means 7, a higher pressure is built up and the fuel injection nozzle 2 thus opens.
  • the injector control chamber 20 e.g. the pressure piece 45 are reduced in diameter, so that it would no longer be performed high pressure-tight in the pressure booster piston 8, but along the pressure piece 45, a connection between the two spaces 20, 11 is made.
  • the metering of the fuel into the combustion chamber 25 is in turn carried out by activation of the 3/2-way control valve 14.
  • the pressure booster control chamber 12 is connected via the connecting line 32 to the low pressure line 17 and thus depressurized.
  • This activates the pressure-transmitting device and the fuel is compressed in the high-pressure chamber 47 by the pressure booster piston 3.
  • the compressed fuel is passed along the nozzle needle 5.
  • the nozzle piston 3 finally releases the injection openings 6 and the fuel is injected into the combustion chamber 25.
  • the nozzle piston 3 rests against the pressure piece 45 with the sealing seat 26 and thus seals the filling compound 10 in a liquid-tight manner.
  • no compressed fuel from the high pressure chamber 47 can flow back into the injector control chamber 20.
  • the pressure intensifier control chamber 12 is again connected to the high-pressure fuel source 1 by the control valve 14.
  • the high pressure fuel generated by the high-pressure fuel source builds up in the intensifier control chamber 12 and via the opening 46 in the injector control chamber 20.
  • the pressure in the high pressure chamber 47 drops to the fuel high pressure source high pressure, whereupon the pressure booster piston 8 is hydraulically balanced, as well as the nozzle piston 3.
  • both pistons 3, 8 are moved in their rest position.
  • the nozzle needle closes the injection openings 6 and the nozzle piston 3 lifts the sealing seat 26 away from the pressure piece 45.
  • the filling compound 10 is opened, so that the high-pressure chamber 47 via the filling compound 10 and further spaces 20, 12 and connections 46, 32, 31, 27 is connected to the high-pressure fuel source 1.
  • the high-pressure chamber 47 is filled when resetting the pressure booster piston 8 via the filling compound 10.
  • pressure intensifier high pressure chamber and injector high-pressure chamber designed as a hollow piston pressure booster piston and the filling contained in the nozzle piston can be achieved in this preferred embodiment of the present invention advantageously a particularly compact design of the fuel injection device.
  • FIG. 4 shows a further preferred embodiment of a fuel injection device according to the invention at rest or during filling.
  • the control valve 14 At rest (no injection), the control valve 14 is in a first switching position 15, in which it connects the pressure booster working chamber 11 with the low pressure line 17.
  • the injector control chamber 20 as well as the pressure intensifier high-pressure chamber 9 and the injector high-pressure chamber 21 connected in the idle state via the filling connection 10 are connected via a second low-pressure line 48 to a low-pressure region, not shown further, as well as the pressure intensifier control chamber 12 via a third low-pressure line 49.
  • the pressure booster high-pressure chamber 9 via the filling compound 10 and the injector control chamber 20 the pressure booster control chamber 12 and the pressure booster working chamber eleventh with at least one low pressure line 17, 48, 49 connected.
  • both the pressure booster piston 8 and the nozzle piston 3 is balanced hydraulically at rest and both pistons 8, 3 are held by the associated spring 13, 24 in its rest position.
  • the injection openings 6 are closed to the combustion chamber 25 through the nozzle needle 5.
  • the control valve 14 is switched from the first switching position 15 to the second switching position 16.
  • the pressure booster working chamber 11 is connected to the high-pressure fuel source 1.
  • the pressure generated by the high-pressure fuel source 1 builds up.
  • the pressure booster piston 8 thereby moves in the compression direction and compresses the fuel in the pressure booster high-pressure chamber 9 to the translated pressure. This is forwarded to the injector high-pressure chamber 21.
  • the nozzle piston 3 moves through the pressure force thus generated in the opening direction and releases the injection openings 6.
  • the filling compound 10 is closed by the pressure intensifier high-pressure chamber 9 to the injector control chamber 20 through the nozzle piston 3. So no loss amount is created during the injection.
  • the control valve 14 is switched back into the first switching position 15.
  • the pressure intensifier working chamber 11 is then connected to the low pressure line 17 again.
  • the low pressure also sets and consequently also in the injector high-pressure chamber 21. Therefore, the nozzle needle 5 and the nozzle piston 3 are the filling compound 10 free.
  • the pressure booster high-pressure chamber 9 is filled when returning 38 of the pressure booster piston 8 via the filling compound 10 from the low pressure system.
  • the filling compound 10 may include a throttle 23 as needed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritz-Einrichtung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel injection device according to the features of the preamble of claim 1.

Eine Kraftstoff-Einspritzeinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs ist aus DE 199 39 428 A1 bekannt. Die Kraftstoff-Einspritzeinrichtung weist eine durch eine Kraftstoff-Hochdruckquelle mit Kraftstoff versorgbare Kraftstoff-Einspritzdüse auf, die mit einer beweglichen Düsennadel mit Düsenkolben zum Öffnen und Verschließen von Einspritzöffnungen versehen ist. Dem Düsenkolben ist ein Einspritzdüsen-Hochdruckraum und ein Einspritzdüsen-Steuerraum zugeordnet. Zwischen der Kraftstoff-Einspritzdüse und der Kraftstoff- Hochdruckquelle ist eine Druckübersetzungs-Einrichtung geschaltet, die einen beweglichen Druckübersetzerkolben aufweist, der einem Druckübersetzer-Arbeitsraum, einem Druckübersetzer-Steuerraum und einem Druckübersetzer-Hochdruckraum ausgesetzt ist. Zwischen dem Einspritzdüsen-Steuerraum des Düsenkolbens und dem Druckübersetzer-Hochdruckraum ist eine Füllverbindung mit einer Drossel geschaltet. Eine weitere Füllverbindung für den Druckübersetzer-Hochdruckraum ist zwischen Druckübersetzer-Arbeitsraum und Druckübersetzer-Hochdruckraum geschalte, in die ein Rückschlagventil integriert ist. Das Rückschlagventil sperrt in Richtung des Druckübersetzer-Arbeitsraum. Durch eine Druckreduzierung im Drückübersetzer-Steuerraum infolge einer hydraulischen Verbindung mittels eines Schaltventil mit einem Niederdruck/Rücklaufsystem wird der Druckübersetzer-Kolbens in Richtung Druckübersetzer-Hochdruckraum bewegt, wodurch sich der Druck im Druckübersetzer-Hochdruckraum erhöht. Der auf ein Vielfaches des angelegten Hochdrucks erhöhte Kraftstoffdruck wirkt auf den Einspritzdruckraüm, so dass der die Düsennadel öffnet und Kraftstoff mit dem erhöhten Druck eingespritzt wird.A fuel injection device with the features of the preamble is out DE 199 39 428 A1 known. The fuel injector includes a fuel injector fuel-powered by a high-pressure fuel source, which is provided with a movable nozzle needle with a nozzle piston for opening and closing injection ports. The nozzle piston is associated with an injector high-pressure chamber and an injector control chamber. Connected between the fuel injector and the high pressure fuel source is a pressure intensifier having a movable pressure translator piston exposed to a pressure translator working space, a pressure intensifier control chamber and a pressure intensifier high pressure space. Between the injector control chamber of the nozzle piston and the pressure booster high-pressure chamber, a filling connection is connected to a throttle. Another filling connection for the pressure intensifier high-pressure chamber is switched between pressure intensifier working space and pressure intensifier high-pressure chamber, in which a check valve is integrated. The check valve locks in the direction of the pressure intensifier working chamber. By a pressure reduction in the pressure intensifier control chamber due to a hydraulic connection by means of a switching valve with a low pressure / return system of the pressure booster piston is moved in the direction of the pressure booster high pressure chamber, whereby the pressure in the pressure booster high pressure chamber increases. The fuel pressure increased to a multiple of the applied high pressure acts on the injection pressure so that it opens the nozzle needle and fuel is injected at the increased pressure.

Eine Kraftstoff-Einspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen, bei der eine Füllverbindung eines Steuerraums bei geöffneter Kraftstoffeinspritzdüse verschlossen wird, ist aus EP 548916 A1 bekannt. Zum Verschließen der Füllverbindung dient eine Steuerstange, die zwischen dem Steuerraum und der Düsennadel angeordnet ist und mit der Düsennadel über einen hydraulischen Koppler in Wirkverbindung steht. Diese Kraftstoffeinspritz-Einrichtung arbeitet ohne eine interne Druckübersetzungs-Einrichtung.A fuel injection device for internal combustion engines, in which a filling connection of a control chamber is closed when the fuel injection nozzle is open, is off EP 548916 A1 known. To close the filling connection is a control rod which is disposed between the control chamber and the nozzle needle and is in operative connection with the nozzle needle via a hydraulic coupler. This fuel injection device operates without an internal pressure translation device.

Aus DE 4311627 A1 ist eine weitere Kraftstoff-Einspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der die Einspritzventile zur Erhöhung des Einspritzdruckes auf bis zu 2000 bar einen Druckverstärker aufweisen. In Folge der Hubbewegung eines Verstärkerkolbens vergrößert sich der Kraftstoffdruck in einem Einspritzdruckraum auf ein Vielfaches des angelegten Hochdruckes. Nach der Einspritzung von Kraftstoff aus dem Einspritzdruckraum in einen Brennraum sinkt der Druck im Einspritzdruckraum aufgrund der Rückstellung des Verstärkerkolbens. Dadurch öffnet ein Rückschlagventil, so dass Kraftstoff mit dem angelegten Hochdruck in den Einspritzdruckraum einströmen kann (Wiederbefüllung). Die Integration eines solchen Rückschlagventils in eine Kraftstoff-Einspritzeinrichtung bedeutet jedoch einen erheblichen fertigungstechnischen Aufwand. Die Unterbringung des Rückschlagventils im vorhandenen Bauraum ist schwierig zu realisieren.Out DE 4311627 A1 is another fuel injection device for internal combustion engines, in which the injection valves to increase the injection pressure up to 2000 bar have a pressure booster. As a result of the stroke movement of a booster piston, the fuel pressure in an injection pressure chamber increases to a multiple of the applied high pressure. After the injection of fuel from the injection pressure chamber into a combustion chamber, the pressure in the injection pressure chamber decreases due to the provision of the booster piston. This opens a check valve so that fuel with the applied high pressure can flow into the injection pressure chamber (refilling). However, the integration of such a check valve in a fuel injector means a considerable manufacturing effort. The placement of the check valve in the available space is difficult to implement.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzeinrichtung vermeidet die im Stand der Technik auftretenden Nachteile und ermöglicht es, mit einem reduzierten fertigungstechnischen Aufwand eine Wiederbefüllung des Druckverstärkers sicherzustellen. In vorteilhafter Weise ist die Unterbringung eines Rückschlagventils zu diesem Zweck bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzeinrichtung nicht mehr notwendig. Die Vorteile werden mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.The fuel injection device according to the invention avoids the disadvantages occurring in the prior art and makes it possible to ensure a refilling of the pressure intensifier with a reduced manufacturing outlay. Advantageously, the accommodation of a check valve for this purpose in the fuel injection device according to the invention is no longer necessary. The advantages are achieved with the characterizing features of claim 1.

Das Verschließen der beim Befüllen offenen Füllverbindung ist dabei an das Bewegen des Düsenkolbens in Öffnungsrichtung zum Freigeben der Einspritzöffnungen gekoppelt.The closing of the open filling during filling is coupled to the movement of the nozzle piston in the opening direction for releasing the injection openings.

In der vorliegenden Erfindung ist dabei die Füllverbindung bei offener Kraftstoff-Einspritzdüse durch den Düsenkolben verschlossen.In the present invention, the filling compound is closed by the nozzle piston when the fuel injection nozzle is open.

Dadurch, dass der Düsenkolben die Füllverbindung bei geöffneter Kraftstoff-Einspritzdüse während der Kraftstoff-Einspritzung verschließt und bei geschlossener Kraftstoff-Einspritzdüse nach der Kraftstoff-Einspritzung wieder freigibt, wird zum Befüllen des Druckübersetzer-Hochdruckraumes beim Rückstellen des Druckübersetzer-Kolbens kein Rückschlagventil benötigt.Characterized in that the nozzle piston closes the filling compound with the fuel injection nozzle open during the fuel injection and releases with the fuel injection nozzle closed after the fuel injection, no check valve is required to fill the pressure booster high pressure chamber when resetting the pressure booster piston.

Bei der Kraftstoffeinspritz-Einrichtung bewirkt eine Druckänderung in einem in der Druckübersetzungs-Einrichtung enthaltenen Druckübersetzer-Steuerraum und/oder in dem Druckübersetzer-Arbeitsraum eine Druckänderung im Druckübersetzer-Hochdruckraum. Der Druckübersetzer-Kolben verdichtet während der Kraftstoff-Einspritzung durch seinen Hub den Kraftstoff im Druckübersetzer-Hochdruckraum auf einen Einspritzhochdruck, der höher als der Kraftstoff-Hochdruck in der Kraftstoff-Hochdruckquelle ist. Bei offener Kraftstoff-Einspritzdüse wird Kraftstoff unter Einspritzhochdruck durch die Einspritzöffnungen in den Brennraum der Brennkraftmascliine eingespritzt.In the case of the fuel injection device, a pressure change in a pressure booster control chamber contained in the pressure booster device and / or in the pressure booster working chamber causes a pressure change in the pressure booster high pressure chamber. During the fuel injection by its stroke, the pressure booster piston compresses the fuel in the booster high pressure space to an injection high pressure that is higher than the fuel high pressure in the high pressure fuel source. When the fuel injection nozzle is open, fuel is injected under high injection pressure through the injection openings into the combustion chamber of the internal combustion engine.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Öffnen und Verschließen der Einspritzöffnungen über ein Steuerventil steuerbar. Dabei handelt es sich vorzugsweise um eine 3/2-Ventil. Das Steuerventil kann z. B. bei einem druckgesteuerten Kraftstoffinjektor das Öffnen und Verschließen der Einspritzöffnungen durch das Ansteuern der Druckübersetzungs-Einrichtung bewirken.In a preferred embodiment of the present invention, the opening and closing of the injection openings is controllable via a control valve. This is preferably a 3/2 valve. The control valve can, for. B. in a pressure-controlled fuel injector, the opening and closing of the injection openings by the driving of the pressure translation device effect.

Zeichnungdrawing

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.Reference to the drawings, the invention will be explained in more detail below.

Es zeigt:

Figur 1
einen Hydraulikschaltplan einer erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritz-einrichtung im Ruhezustand bzw. beim Rückstellen,
Figur 2
einen Hydraulilcschaltplan einer erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritz-einrichtung bei der Einspritzung,
Figur 3
eine erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzeinrichtung in koaxialer Bauform und
Figur 4
eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzeinrichtung im Ruhezustand bzw. beim Befüllen.
It shows:
FIG. 1
a hydraulic circuit diagram of a fuel injection device according to the invention at rest or during reset,
FIG. 2
a hydraulic circuit diagram of a fuel injection device according to the invention in the injection,
FIG. 3
a fuel injection device according to the invention in a coaxial design and
FIG. 4
a further embodiment of a fuel injection device according to the invention in the idle state or during filling.

Ausführungsvariantenvariants

Figur 1 zeigt einen Hydraulikschaltplan einer erfindungsgemäßen Kraftstorf-Einspritzeinrichtung, die sich im Ruhezustand befindet bzw. beim Zurückstellen. Das System umfasst eine Kraftstoff Hochdruckquelle 1, beispielsweise einen Druckspeicher (Common-Rail), der durch eine Hochdruckpumpe auf bis zu 1600 bar verdichteten Kraftstoff speichert. Von der Kraftstoff Hochdruckquelle 1 wird der Kraftstoff über eine Hochdruckleitung 27 zu den Injektoren geleitet, die jeweils ein Steuerventil 14, eine Druckübersetzungs-Einrichtung 7 und eine Kraftstoff-Einspritzdüse 2 enthalten. FIG. 1 shows a hydraulic circuit diagram of a Kraftstorf injector according to the invention, which is in the idle state or when resetting. The system comprises a fuel high pressure source 1, for example, a pressure accumulator (common rail), which stores by a high pressure pump to up to 1600 bar compressed fuel. From the fuel high-pressure source 1, the fuel is passed via a high-pressure line 27 to the injectors, each containing a control valve 14, a pressure-transmitting device 7 and a fuel injection nozzle 2.

Das Steuerventil 14 ist in dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein 3/2-Ventil. In Figur 1 befindet sich das Steuerventil 14 in einer ersten Schaltstellung 15, bei der die Hochdruckleitung 27 zu einem Druckübersetzer-Steuerraum 12 der Druckübersetzungs-Einrichtung 7 hin geöffnet ist und eine zu einem nicht näher dargestellten Niederdrucksystem führende Niederdruckleitung 17 geschlossen ist. In der zweiten Schaltstellung 16 (nicht in Figur 1 dargestellt) verschließt das Steuerventil 14 die Verbindung zwischen der Hochdruckleitung 27 und dem Druckübersetzer-Steuerraum 12 und stellt eine Verbindung zwischen dem Druckübersetzer-Steuerraum 12 und der Niederdruckleitung 17 her. Das Steuerventil 14 kann z. B. Piezo- oder ein Magnetventil sein. Durch die Verwendung eines schnell schaltenden Piezoventils als Steuerventil können auch bei hohem Düsenöffnungsdruck kleine Einspritzmengen in definierter Weise und mit kleinen Mengentoleranzen in den Brennraum 25 der Brennkraftmaschine eingespritzt werden. Ferner ergeben sich aufgrund des schnellen Schaltvorgangs geringe Leckageverluste. Ferner kann das Steuerventil 14 als direkt gesteuertes Ventil oder als Servoventil ausgeführt sein.The control valve 14 is a 3/2 valve in this preferred embodiment of the present invention. In FIG. 1 the control valve 14 is in a first switching position 15, in which the high-pressure line 27 is opened to a pressure intensifier control chamber 12 of the pressure translation device 7 and a low-pressure line 17 leading to a low-pressure system, not shown, is closed. In the second switching position 16 (not in FIG. 1 shown), the control valve 14 closes the connection between the high pressure line 27 and the pressure booster control chamber 12 and establishes a connection between the pressure booster control chamber 12 and the low pressure line 17. The control valve 14 may, for. B. piezo or a solenoid valve. By using a quick-switching piezo valve as a control valve small injection quantities can be injected in a defined manner and with small quantity tolerances in the combustion chamber 25 of the internal combustion engine even at high nozzle opening pressure. Furthermore, due to the fast switching process low leakage losses. Furthermore, the control valve 14 may be designed as a directly controlled valve or as a servo valve.

Die Druckübersetzungs-Einrichtung 7 enthält einen Druckübersetzer-Kolben 8, der mittels einer Rückstellfeder 13 federnd gelagert ist. Der Druckübersetzer-Kolben 8 trennt einen Druckübersetzer-Hochdruckraum 9 von einem Druckübersetzer-Arbeitsraum 11, der über die Hochdruckleitung 27 an die Kraft.stoff-Hochdruckquelle angeschlossen ist. Die zur Lagerung des Druckübersetzer-Kolbens 8 verwendete Rückstellfeder 13 ist in dem Druckübersetzer-Steuerraum 12 angeordnet. Der Druckübersetzer-Kolben 8 lässt sich in zwei Bereiche einteilen, einen ersten (durchmessergrößeren) Druckübersetzer-Kolbenteilbereich 18 und einen zweiten (durchmesserkleineren) Dnickübersetzerkolben-Teilbereich 19. Die beiden Druckübersetzerkolben-Teilbereiche 18, 19 sind getrennte Bauteile, können aber auch fest miteinander verbunden oder als ein einziges Bauteil ausgerührt sein. Das Gehäuse 28 der Druckübersetzungs-Einrichtung 7 weist eine stufenförmige Verjüngung auf. Durch den ersten Druckübersetzerkolben-Teilbereich 18 des in dem Gehäuse 28 verschiebbar angeordneten Druckübersetzer-Kolbens 8 wird der Innenraum der Druckübersetzungs-Einrichtung 7 in zwei Bereiche aufgeteilt, die bis auf Leckageverluste flüssigkeitsdicht voneinander getrennt sind. Der eine Bereich ist der mit der Kraftstoff-Hochdruckquelle 1 über die Hochdruckleitung 27 verbundene Druckübersetzer-Arbeitsraum 11, der zweite Bereich weist die oben erwähnte, stufenförmige Verjüngung auf, in die der zweite Druckübersetzerkolben-Teilbereich 19 verschiebbar hineinragt. Dadurch wird der verjüngte Bereich flüssigkeitsdicht vom Rest des zweiten Bereichs abgegrenzt, so dass ein Druckübersetzer-Steuerraum 12 und ein Druckübersetzer-Hochdruckraum 9 ausgebildet werden. Der Druckübersetzer-Arbeitsraum 11 ist über die Hochdruckleitung 27 mit der Kraftstoff-Hochdruckquelle 1 verbunden. Der Druckübersetzer-Steuerraum 12 ist über das Steuerventil 14 entweder mit der Kraftstoff-Hochdruckquelle 1 (erste Schaltstellung 15) oder mit der Niederdruckleitung 17 (zweite Schaltstellung 16) verbindbar. Der Druckübersetzer-Hochdruckraum 9 ist über eine Einspritzhochdruckleitung 29 mit einem Einspritzdüsen-Hochdruckraum 21 der Kraftstoff-Einspritzdüse 2 verbunden und mit einem in der Kraftstoff Einspritzdüse 2 enthaltenen Einspritzdüsen-Steuerraum 20 über eine Füllverbindung 10 verbindbar. In dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Füllverbindung 10 zwischen dem Druckübersetzer-Hochdruckraum 9 und dem Einspritzdüsen-Steuerraum 20 angeordnet. Die Füllverbindung 10 enthält dabei vorzugsweise eine Drossel 23.The pressure-translation device 7 includes a pressure booster piston 8 which is resiliently mounted by means of a return spring 13. The pressure booster piston 8 separates a pressure booster high pressure chamber 9 from a pressure booster working chamber 11 which is connected via the high pressure line 27 to the Kraft.stoff high pressure source. The return spring 13 used for supporting the pressure booster piston 8 is arranged in the pressure booster control chamber 12. The pressure booster piston 8 can be divided into two areas, a first (diameter larger) pressure booster piston portion 18 and a second (smaller diameter) Dnickübersetzerkolben portion 19. The two pressure booster piston portions 18, 19 are separate components, but can also be firmly connected or stirred as a single component. The housing 28 of the pressure translation device 7 has a step-shaped taper. By the first pressure booster piston portion 18 of the displaceably arranged in the housing 28 pressure booster piston 8, the interior of the pressure booster device 7 is divided into two areas which are liquid-tight separated from each other leakage losses. One area is the pressure intensifier working space 11 connected to the high-pressure fuel source 1 via the high-pressure line 27, the second one Area has the above-mentioned step-shaped taper, in which the second pressure booster piston portion 19 slidably protrudes. As a result, the tapered region is delimited in a liquid-tight manner from the remainder of the second region, so that a pressure booster control chamber 12 and a pressure booster high-pressure chamber 9 are formed. The pressure booster working chamber 11 is connected via the high-pressure line 27 to the high-pressure fuel source 1. The pressure intensifier control chamber 12 can be connected via the control valve 14 either to the high-pressure fuel source 1 (first switching position 15) or to the low-pressure line 17 (second switching position 16). The pressure booster high-pressure chamber 9 is connected via an injection high-pressure line 29 to an injection nozzle high-pressure chamber 21 of the fuel injection nozzle 2 and connectable to an injection nozzle control chamber 20 contained in the fuel injection nozzle 2 via a filling compound 10. In this preferred embodiment of the present invention, the filling compound 10 is disposed between the pressure booster high pressure chamber 9 and the injector control chamber 20. The filling compound 10 preferably contains a throttle 23.

Die Kraftstoff-Einspritzdüse 2 umfasst einen Düsenkolben 3 und ragt mit ihren Einspritzöffnungen 6 in den Brennraum 25 eines Zylinders einer Brennkraftmaschine hinein. Der Düsenkolben 3 ist in zwei Bereiche einteilbar, den oberen (durchmessergrösseren) Düsenkolben-Teilbereich 4 und die (durclunesserkleinere) Düsennadel 5, wobei der obere Düsenkolben-Teilbereich 4 über eine Druckschulter 30 in die Düsennadel 5 übergeht. Im Bereich der Druckschulter 30 ist der Düsenkolben 3 von dem Einspritzdüsen-Hochdruckraum 21 umgeben.The fuel injection nozzle 2 comprises a nozzle piston 3 and protrudes with its injection openings 6 into the combustion chamber 25 of a cylinder of an internal combustion engine. The nozzle piston 3 can be divided into two areas, the upper (diameter larger) nozzle piston portion 4 and the (durclunesserkleinere) nozzle needle 5, wherein the upper nozzle piston portion 4 passes via a pressure shoulder 30 in the nozzle needle 5. In the area of the pressure shoulder 30, the nozzle piston 3 is surrounded by the injection nozzle high-pressure chamber 21.

Im Ruhezustand (Figur 1) ist das Steuerventil 14 nicht angesteuert (erste Schaltstellung 15) und es findet keine Einspritzung statt. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Druckübersetzer-Hochdruckraum 9 bei geschlossener Kraftstoff-Einspritzdüse 2 über das Steuerventil 14 (in einer ersten Schaltstellung 15) den Druckübersetzer-Steuerraum 12, den Einspritzdüsenraum 20 und die Füllverbindung 10 mit der Kraftstoff-Hochdruckquelle 1 verbunden. Es liegt dann der Hochdruck der Kraftstoff-Hochdruckquelle 1 an folgenden Stellen an:

  • in der Hochdruckleitung 27,
  • im dem Druckübersetzer-Arbeitsraum 11,
  • über die Hochdruck-Verbindungsleitung 31 an dem Steuerventil 14,
  • über die erste Verbindungsleitung 32 im Druckübersetzer-Steuerraum 12,
  • über die zweite Verbindungsleitung 33 im Einspritzdüsen-Steuerraum 20,
  • über die Füllverbindung 10 im Druckübersetzer-Hochdruckraum 9 und
  • über die Einspritzhochdruclcleitung 29 im Einspritzdüsen-Hochdruckraum 21.
At rest ( FIG. 1 ), the control valve 14 is not activated (first switching position 15) and there is no injection instead. In this preferred embodiment of the present invention, the pressure booster high-pressure chamber 9 is connected with the fuel injection nozzle 2 via the control valve 14 (in a first switching position 15) the pressure booster control chamber 12, the injector 20 and the filling compound 10 with the high-pressure fuel source 1 , It is then the high pressure of the high pressure fuel source 1 at the following locations:
  • in the high pressure line 27,
  • in the pressure intensifier working space 11,
  • via the high-pressure connection line 31 to the control valve 14,
  • via the first connecting line 32 in the pressure booster control chamber 12,
  • via the second connecting line 33 in the injection nozzle control chamber 20,
  • on the filling compound 10 in the pressure booster high-pressure chamber 9 and
  • via the injection high pressure line 29 in the injector high pressure chamber 21.

Somit sind im Ruhezustand alle Druckräume (11, 12, 9) der Diuckübersetzungs-Einrichtung 7 mit Hochdruck beaufschlagt und der Druckübersetzer-Kolben 8 ist druckausgeglichen. Die Drucltübersetzungs-Einrichtung 7 ist deaktiviert und es findet keine Druckverstärkung statt. Über die Rückstellfeder 13 wird der Druckübersetzer-Kolben 8 in seiner Ausgangslage gehalten. Der Hochdruck im Einspritzdüsen-Steuerraum 20 bringt eine hydraulische Schließkraft auf den Düsenkolben 3 auf, die die Kraftstoff Einspritzdüse 2 zusammen mit der Schließkraft der Schließfeder 24 geschlossen hält. Diese beiden Kräfte sind zusammen größer als die in Öffnungsrichtung auf den Düsenkolben 3 im Einspritzdüsen-Hochdruckraum 21 wirkende hydraulische Kraft, so dass die Einspritzöffnungen 6 trotz des ständig im Einspritzdüsen-Hochdruckraum 1 anstehenden Hochdruckes durch die Düsennadel 50 verschlossen bleiben. Es findet folglich keine Einspritzung statt.Thus, all pressure chambers (11, 12, 9) of the duck translating device 7 are subjected to high pressure at rest and the pressure booster piston 8 is pressure balanced. The printer translation device 7 is deactivated and no pressure amplification takes place. About the return spring 13 of the pressure booster piston 8 is held in its initial position. The high pressure in the injector control chamber 20 applies a hydraulic closing force to the nozzle piston 3, which keeps the fuel injection nozzle 2 closed together with the closing force of the closing spring 24. Together, these two forces are greater than the hydraulic force acting in the opening direction on the nozzle piston 3 in the injection nozzle high-pressure chamber 21, so that the injection openings 6 remain closed by the nozzle needle 50 despite the high pressure constantly present in the injection nozzle high-pressure chamber 1. There is consequently no injection.

Figur 2 zeigt einen Hydraulikschaltplan einer erfindungsgemäßen Kraftstoff Einspritzeinrichtung bei der Einspritzung. FIG. 2 shows a hydraulic circuit diagram of a fuel injection device according to the invention in the injection.

Der Aufbau der in Figur 2 gezeigten Kraftstoff-Einspritzeinrichtung entspricht demjenigen in Figur 1. Die Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum 25 wird eingeleitet durch die Aktivierung des 3/2-Wege-Steuerventils 14. Es wird von der ersten Schaltstellung 15 (Verbindung Druckübersetzer-Steuerraum 12 über die erste Verbindungsleitung 32, Hochdruck-Verbindungsleitung 31 und Hochdruckleitung 27 mit der Kraftstoff-Hochdruckquelle 1) in die zweite Schaltstellung 16 geschaltet. In der zweiten Schaltstellung 16 ist der Druckübersetzer-Steuerraum 12 mit der Niederdruckleitung 17 verbunden. Es erfolgt somit eine Druckentlastung des Druckübersetzer-Steuerraums 12, wodurch die Druckübersetzungs-Einrichtung 7 aktiviert wird. Gleichzeitig wird auch der Einspritzdüsen-Steuerraum 20 druckentlastet.The construction of in FIG. 2 shown fuel injector corresponds to that in FIG. 1 , The injection of fuel into the combustion chamber 25 is initiated by the activation of the 3/2-way control valve 14. It is from the first switching position 15 (connection pressure booster control chamber 12 via the first connection line 32, high-pressure connection line 31 and high-pressure line 27 with the high-pressure fuel source 1) is switched to the second switching position 16. In the second switching position 16 of the pressure booster control chamber 12 is connected to the low pressure line 17. There is thus a pressure relief of the pressure booster control chamber 12, whereby the pressure transmission means 7 is activated. At the same time, the injector control chamber 20 is depressurized.

Bei der in Figur 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Kraftstoff-Hochdruckquelle 1 (auch während der Einspritzung) über eine Hochdruckleitung 27 mit dem in der Druckübersetzungs-Einrichtung 7 enthaltenen Druckübersetzer-Arbeitsraum verbunden. Im Druckübersetzer-Arbeitsraum 11 wirkt auf die grosse Kolbenfläche 35 des ersten Druckübersetzerkolben-Teilbereichs 18 der Hochdruck aus der Kranstoff-Hochdruckquelle 1 in Verdichtungsrichtung 36. Entgegen der Verdichtungsrichtung 36 wirkt lediglich der Niederdruck im Druckübersetzer-Steuerraum 12, die Kraft der Rückstellfeder 13 und der Hochdruck im Druckübersetzer-Hochdruckraum 9, der jedoch nur auf die kleine Kolbenfläche 37 wirkt. Die Kraft in Verdichtungsrichtung 36 überwiegt. Der Druckübersetzer-Kolben 8 bewegt sich daher in Verdichtungsrichtung 36 im Gehäuse 28 der Druckübersetzungs-Einrichtung 7 und verdichtet den Kraftstoff im Druckübersetzer-Hochdruckraum 9 und erhöht damit auch den Druck im Einspritzdüsen-Hochdruckraum 21. Durch den Druckunterschied zwischen dem Einspritzdüsen-Hochdruckraum 21 und dem Einspritzdüsen-Steuerraum 20 bewegt sich der Düsenkolben 3 in Öffnungsrichtung entgegen der Schließkraft der Schließfeder 24 und gibt die Einspritzöffnungen 6 frei. In den Brennraum 25 wird nun Kraftstoff 34 unter einem gegenüber dem Druck in der Kraftstoff-Hochdruckquelle 1 durch die Druckübersetzungs-Einrichtung 7 erhöhten Druck eingespritzt.At the in FIG. 2 illustrated preferred embodiment of the present invention, the high-pressure fuel source 1 is connected (also during injection) via a high-pressure line 27 to the pressure booster working chamber contained in the pressure booster 7. In the intensifier working chamber 11 acts on the large piston surface 35 of the first pressure booster piston portion 18 of the high pressure from the high-pressure fuel source 1 in the compression direction 36. Contrary to the compression direction 36 only the low pressure in the pressure booster control chamber 12, the force of the return spring 13 and the acts High pressure in the pressure booster high-pressure chamber 9, which acts only on the small piston surface 37. The force in the compression direction 36 predominates. The pressure booster piston 8 therefore moves in the compression direction 36 in the housing 28 of the pressure intensifier device 7 and compresses the fuel in Pressure intensifier high-pressure chamber 9 and thus also increases the pressure in the injector high pressure chamber 21. Due to the pressure difference between the injector high-pressure chamber 21 and the injector control chamber 20, the nozzle piston 3 moves in the opening direction against the closing force of the closing spring 24 and releases the injection openings 6 , In the combustion chamber 25 now fuel 34 is injected under a relation to the pressure in the high pressure fuel source 1 by the pressure translation means 7 increased pressure.

Im geöffneten Zustand der Kraftstoff-Einspritzdüse 2 ist die Füllverbindung 10 zwischen dem Einspritzdüsen-Steuerraum 20 und dem Druckübersetzer-Hochdruckraum 9 durch den Düsenkolben 3 verschlossen. Dabei wirkt ein Ende des Düsenkolbens 3 mit dem Dichtsitz 26 zusammen. Während der Einspritzung kann folglich keine Verlustmenge aus dem Druckübersetzer-Hochdruckraum 9 über die in der Füllverbindung 10 enthaltene Drossel 23 entweichen.In the open state of the fuel injection nozzle 2, the filling compound 10 is closed by the nozzle piston 3 between the injector control chamber 20 and the pressure booster high-pressure chamber 9. In this case, one end of the nozzle piston 3 cooperates with the sealing seat 26. Consequently, during the injection, no loss amount can escape from the pressure booster high-pressure chamber 9 via the throttle 23 contained in the filling compound 10.

Solange der Druckübersetzer-Steuerraum 12 druckentlastet ist, bleibt die Druckübersetzungs-Einrichtung 7 aktiviert und der Druckübersetzer-Kolben 8 verdichtet den Kraftstoff in dem Druclcübersetzer-Hochdruclcraum 9. Der verdichtete Kraftstoff wird zur Düsennadel 5 weitergeleitet und in den Brennraum 25 eingespritzt.As long as the pressure booster control chamber 12 is relieved of pressure, the pressure booster 7 remains activated and the pressure booster piston 8 compresses the fuel in the Druclcübersetzer-Hochdruclcraum 9. The compressed fuel is forwarded to the nozzle needle 5 and injected into the combustion chamber 25.

Zum Beenden der Einspritzung wird das Steuerventil wieder in die erste Schaltstellung 15 zurückgeschaltet (Figur 1), so dass der Druckübersetzer-Steuerraum 9 und der Einspritzdüsenraum 20 von der Niederdrucldeitung 17 getrennt und mit der Kraftstoff-Hochdruckquelle 1 verbunden werden kann. In den Druckübersetzer-Steuerraum 9 baut sich dadurch wieder der Hochdruck auf. Im Druckübersetzer-Hochdruckraum 9 fällt der Druck auf den durch die Kraftstoff-Hochdruckquelle 1 erzeugten Hochdruck ab. Der Druckübersetzer-Kolben 8 ist nun hydraulisch ausgeglichen.To end the injection, the control valve is switched back into the first switching position 15 ( FIG. 1 ), so that the pressure booster control chamber 9 and the injector space 20 can be separated from the low pressure line 17 and connected to the high pressure fuel source 1. In the pressure booster control chamber 9 thereby again the high pressure builds up. In the pressure booster high-pressure chamber 9, the pressure drops to the high pressure generated by the high-pressure fuel source 1. The pressure booster piston 8 is now hydraulically balanced.

Im Einspritzdüsen-Steuerraum 20 und im Einspritzdüsen-Hochdruckraum 21 baut sich ebenfalls der Kraftstoff-Hochdruckquellen-Hochdruck auf, so dass auch der Düsenkolben 3 der Kraftstoff-Einspritzdüse 2 hydraulisch ausgeglichen ist. Der Düsenkolben 3 wird dann durch die Kraft der Schließfeder 24 in Schließrichtung bewegt, bis die Einspritzöffnungen 6 durch die Düsennadel 5 verschlossen werden. Die Einspritzung ist beendet und die Füllverbindung 10 wird durch die Bewegung des Düsenkolbens 3 in Schließrichtung wieder freigegeben.In the injector control chamber 20 and in the injector high-pressure chamber 21, the fuel high pressure source high pressure also builds up, so that the nozzle piston 3 of the fuel injection nozzle 2 is hydraulically balanced. The nozzle piston 3 is then moved in the closing direction by the force of the closing spring 24 until the injection openings 6 are closed by the nozzle needle 5. The injection is completed and the filling compound 10 is released by the movement of the nozzle piston 3 in the closing direction again.

Nach dem Druckausgleich des Systems wird der Druckübersetzer-Kolben 8 durch die Kraft der Rückstellfeder 13 in Rückstellrichtung 38 bewegt, bis er in seine Ausgangslage zurückgestellt ist. Dabei wird der Druckübersetzer-Hochdruckraum 9 über die in der Füllverbindung 10 enthaltene Drossel 23 aus dem Einspritzdüsen-Steuerraum 20 wieder gefüllt. Die Befüllung erfolgt automatisch, ohne dass ein zusätzliches Rückschlagventil notwendig wäre.After pressure equalization of the system, the pressure booster piston 8 is moved by the force of the return spring 13 in the return direction 38 until it is returned to its original position is. In this case, the pressure booster high-pressure chamber 9 is filled again via the throttle 23 contained in the filling connection 10 from the injection nozzle control chamber 20. The filling takes place automatically, without an additional check valve would be necessary.

Zur Stabilisierung der Schaltsequenzen können noch zusätzliche Maßnahmen zur Dämpfung von Schwingungen zwischen der Kraftstoff Hochdruckquelle 1 und dem Injektor getroffen werden. Dies kann z. B. durch eine optimierte Auslegung einer Drossel 22 in der Hochdruckleitung 27 erfolgen. Alternativ dazu kann an einer beliebigen Stelle der Zuleitung (27, 31, 32) ein (nicht dargestelltes) Drosselrückschlagventil eingesetzt werden.To stabilize the switching sequences additional measures for damping vibrations between the high-pressure fuel source 1 and the injector can be made. This can be z. B. by an optimized design of a throttle 22 in the high-pressure line 27. Alternatively, at any point of the supply line (27, 31, 32), a (not shown) throttle check valve can be used.

Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Kraftstoff Einspritzeinrichtung in koaxialer Bauform. FIG. 3 shows a fuel injection device according to the invention in a coaxial design.

Dabei die sind die Druclcübersetzungs-Einrichtung und die Kraftstoff-Einspritzdüse koaxial zueinander in einem gemeinsamen Injektorgehäuse 39 angeordnet. In dem Injektorgehäuse 39 sind zwei relativ zueinander bewegliche Teile federnd gelagert: Ein Druckübersetzer-Kolben 8 und ein Düsenkolben 3. Der Druckübersetzer-Kolben 8 weist einen ersten (durchmessergrößeren) Druckübersetzerlcolben-Teilbereich 18 und einen zweiten (durchmesserlcleineren) Druclcübersetzerkolben-Teilbereich 19 auf. Das Injektorgehäuse 39 weist ebenfalls eine stufenförmige Verjüngung 41 auf. Der (durchmessergrößere) erste Druckübersetzerkolben-Teilbereich 19 wird axial und weitgehend flüssigkeitsdicht vom durchmessergrößeren Teil des Injelctorgehäuses 39 geführt. Der (durchmesserkleinere) zweite Druckübersetzerkolben-Teilbereich 19 befindet sich teilweise in dem durchmessergrößeren Teil des Injektorgehäuses 39 und taucht teilweise in den durchmesserkleineren Teil des Injektorgehäuses ein, wo er axial verschiebbar und weitgehend flüssigkeitsdicht geführt wird. Der durchmessergrößere erste Druckübersetzerkolben-Teilbereich 18 teil in dem Innenraum des Injektorgehäuses 39 den Druckübersetzer-Arbeitsraum 11 und den Druckübersetzer-Steuerraum 12 ab. In dem Druckübersetzer-Steuerraum 12 ist die dem durchmesserkleineren zweiten Druckübersetzerkolben-Teilbereich 19 umgebende Rückstellfeder 13 angeordnet. Die Rückstellfeder 13 stützt sich einerseits im Bereich der stufenförmigen Verjüngung 41 des Injektorgehäuses 39 und andererseits an dem durchmessergrößeren ersten Druckübersetzerkolben-Teilbereich 18 ab. Im Ruhezustand drückt sie den Druckübersetzer-Kolben 8 gegen ein in dem Injektorgehäuse 39 angeordnetes Begrenzungselement 42 in seine Ruheposition. Der Druckübersetzer-Kolben 8 ist als Hohlkolben ausgebildet: Er enthält eine zentrale durchgängige Bohrung 43. Der Düsenkolben 3 wird in einem Führungsbereich 44 in dieser Bohrung 43 weitgehend flüssigkeitsdicht geführt.In this case, the Druclcübersetzungsseinrichtung and the fuel injection nozzle are arranged coaxially with each other in a common injector 39. In the injector 39, two relatively movable parts are resiliently mounted: a pressure booster piston 8 and a nozzle piston 3. The pressure booster piston 8 has a first (larger diameter) Druckübersetzerlcolben portion 18 and a second (diamellerereneren) Druclcübersetzerkolben portion 19. The injector housing 39 also has a step-shaped taper 41. The (diameter larger) first pressure booster piston portion 19 is axially and largely liquid-tight from the larger diameter portion of Injelctorgehäuses 39 out. The (diameter smaller) second pressure booster piston portion 19 is located partially in the larger diameter portion of the injector 39 and partially immersed in the smaller diameter portion of the injector, where it is axially displaceable and largely liquid-tight. The larger diameter first pressure booster piston portion 18 part in the interior of the injector 39 from the pressure booster working chamber 11 and the pressure booster control chamber 12 from. In the pressure booster control chamber 12 which surrounds the smaller-diameter second pressure booster piston portion 19 surrounding return spring 13 is arranged. The return spring 13 is supported, on the one hand, in the region of the stepped taper 41 of the injector housing 39 and, on the other hand, on the larger diameter first pressure booster piston subregion 18. At rest, it pushes the pressure booster piston 8 against a disposed in the injector 39 limiting element 42 in its rest position. The pressure booster piston 8 is designed as a hollow piston: it contains a central through-bore 43. The nozzle piston 3 is guided largely liquid-tight in a guide portion 44 in this bore 43.

Am Injektorgehäuse 39 ist im Bereich des Druckübersetzer-Arbeitsraumes 11 ein in Form eines Zylinders in die Bohrung 43 ragendes Druckstück 45 befestigt. Auf der dem Düsenkolben 3 zugewandten Seite weist das Druckstück 45 eine Verjüngung auf, auf die eine Schließfeder 24 aufgezogen ist. Die Schließfeder 24 stützt sich einerseits gegen das Druckstück 45 ab und drückt andererseits gegen das in die Bohrung 42 hineinragende Ende des Düsenkolbens 3. Zwischen dem Düsenkolben 3 und dem Druckstück 45 ist genügend Freiraum, um ein Abheben der Düsennadel 5 von den Einspritzöffnungen 6 entgegengesetzt zu der Kraft der Schließfeder 24 während eines Einspritzvorganges zu erlauben.On the injector housing 39, a pressure piece 45 projecting into the bore 43 in the form of a cylinder is fastened in the region of the pressure intensifier working chamber 11. On the side facing the nozzle piston 3 side, the pressure piece 45 has a taper, on which a closing spring 24 is mounted. The closing spring 24 is supported on the one hand against the pressure piece 45 and on the other hand pushes against the projecting into the bore 42 end of the nozzle piston 3. Between the nozzle piston 3 and the pressure piece 45 is enough space to a lifting of the nozzle needle 5 of the injection openings 6 opposite to allow the force of the closing spring 24 during an injection process.

Die Schließfeder 24 ist in der Bohrung 43 von dem Einspritzdüsen-Steuerraum 20 umgeben. Bei der in Figur 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist somit der Einspritzdüsen-Steuerraum 20 in dem als Hohlkolben ausgebildete Druckübersetzer-Kolben 8 angeordnet. Der Druckübersetzer-Kolben 3 enthält mindestens eine Öffnung 46, über die der Einspritzdüsen-Steuerraum 20 ständig mit dem Druckübersetzer-Steuerraum 12 verbunden ist, so dass in den beiden Räumen 12, 20 stets der Druck ausgeglichen wird.The closing spring 24 is surrounded by the injection nozzle control chamber 20 in the bore 43. At the in FIG. 3 illustrated preferred embodiment of the present invention, therefore, the injector control chamber 20 is arranged in the form of a hollow piston pressure booster piston 8. The pressure booster piston 3 contains at least one opening 46, via which the injection nozzle control chamber 20 is permanently connected to the pressure booster control chamber 12, so that in the two chambers 12, 20, the pressure is always balanced.

Alternativ dazu könnte der Einspritzdüsen-Steuerraum 20 statt mit dem Druckübersetzer-Steuerraum 12 z.B. mit dem Druckübersetzer-Arbeitsraum 11 verbunden sein. Dann wird der Einspritzdüsen-Steuerraum 20 nicht gemeinsam mit dem Druckübersetzer-Steuerraum 12 entlastet, sondern bleibt ständig auf dem Druckniveau des Arbeitsraumes 11. Dies wäre ebenfalls möglich, da im Einspritzdüsen-Hochdruckraum 21 durch die Druckübersevzungs-Einrichtung 7 ein höherer Druck aufgebaut wird und die Kraftstoff-Einspritzdüse 2 somit öffnet. Zur Verbindung des Einspritzdüsen-Steuerraumes 20 mit dem Druckübersetzer-Arbeitsraum 11 könnte z.B. das Druckstück 45 im Durchmesser verkleinert werden, sodass es nicht mehr hochdruckdicht in dem Druckübersetzer-Kolben 8 geführt würde, sondern entlang des Druckstückes 45 eine Verbindung zwischen den beiden Räumen 20, 11 bestehen wurde.Alternatively, the injector control chamber 20 could be replaced with the pressure translator control chamber 12, e.g. be connected to the pressure intensifier working chamber 11. Then the injector control chamber 20 is not relieved together with the pressure intensifier control chamber 12, but remains constantly at the pressure level of the working space 11. This would also be possible because in the injector high-pressure chamber 21 by the Druckübersevzungs means 7, a higher pressure is built up and the fuel injection nozzle 2 thus opens. For connecting the injector control chamber 20 to the intensifier working chamber 11, e.g. the pressure piece 45 are reduced in diameter, so that it would no longer be performed high pressure-tight in the pressure booster piston 8, but along the pressure piece 45, a connection between the two spaces 20, 11 is made.

In der Anordnung gemäß Figur 3 fallen der Druckübersetzer-Hochdruckraum 9 und der Einspritzdüsen-Hochdruckraum 21 gemäß Figuren 1 und 2 zusammen und werden von dem Hochdruckraum 47 gebildet. Die eine Drossel 23 enthaltende Füllverbindung 10 zwischen dem Einspritzdüsen-Steuerraum 20 und dem Hochdruckraum 47 verläuft bei dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem Düsenkolben 3.In the arrangement according to FIG. 3 fall the pressure booster high pressure chamber 9 and the injector high-pressure chamber 21 according to FIGS. 1 and 2 together and are formed by the high-pressure chamber 47. The filling connection 10 containing a throttle 23 between the injection nozzle control chamber 20 and the high-pressure chamber 47 runs in the nozzle piston 3 in this preferred embodiment of the present invention.

Die Zumessung des Kraftstoffs in den Brennraum 25 erfolgt wiederum durch Aktivierung des 3/2-Wege-Steuerventils 14. Dadurch wird der Druckübersetzer-Steuerraum 12 über die Verbindungsleitung 32 mit der Niederdruckleitung 17 verbunden und somit druckentlastet. Dies aktiviert die Druckübersetzungs-Einrichtung und der Kraftstoff wird im Hochdruckraum 47 durch den Druckübersetzer-Kolben 3 verdichtet. Der verdichtete Kraftstoff wird entlang der Düsennadel 5 weitergeleitet. Der Düsenkolben 3 gibt schließlich in Folge der steigenden öffnenden Druckkraft im Hochdruckraum 47 die Einspritzöffnungen 6 frei und der Kraftstoff wird in den Brennraum 25 eingespritzt. Bei geöffneter Kraftstoff-Einspritzdüse liegt der Düsenkolben 3 mit dem Dichtsitz 26 an dem Druckstück 45 an und verschließt so die Füllverbindung 10 flüssigkeitsdicht. So kann kein komprimierter Kraftstoff von dem Hochdruckraum 47 in den Einspritzdüsen-Steuerraum 20 zurückfließen.The metering of the fuel into the combustion chamber 25 is in turn carried out by activation of the 3/2-way control valve 14. Thus, the pressure booster control chamber 12 is connected via the connecting line 32 to the low pressure line 17 and thus depressurized. This activates the pressure-transmitting device and the fuel is compressed in the high-pressure chamber 47 by the pressure booster piston 3. The compressed fuel is passed along the nozzle needle 5. As a result of the increasing opening pressure force in the high-pressure chamber 47, the nozzle piston 3 finally releases the injection openings 6 and the fuel is injected into the combustion chamber 25. When the fuel injection nozzle is open, the nozzle piston 3 rests against the pressure piece 45 with the sealing seat 26 and thus seals the filling compound 10 in a liquid-tight manner. Thus, no compressed fuel from the high pressure chamber 47 can flow back into the injector control chamber 20.

Zum Beenden der Einspritzung wird durch das Steuerventil 14 der Druckübersetzer-Steuerraum 12 wieder mit der Kraftstoff-Hochdruckquelle 1 verbunden. Dadurch baut sich in dem Druckübersetzer-Steuerraum 12 und über die Öffnung 46 in dem Einspritzdüsen-Steuerraum 20 der von der Kraftstoff-Hochdruckquelle erzeugte Kraftstoff Hochdruck auf. Der Druck im Hochdruckraum 47 fällt auf den Kraftstoff-Hochdruckquellen-Hochdruck ab, woraufhin der Druckübersetzer-Kolben 8 hydraulisch ausgeglichen ist, ebenso wie der Düsenkolben 3. Durch die Kraft der Federn 13, 24 werden beide Kolben 3, 8 in ihrer Ruheposition bewegt. Die Düsennadel verschließt die Einspritzöffnungen 6 und der Düsenkolben 3 hebt den Dichtsitz 26 von dem Druckstück 45 ab. Somit wird die Füllverbindung 10 geöffnet, so dass der Hochdruckraum 47 über die Füllverbindung 10 und weitere Räume 20, 12 und Verbindungen 46, 32, 31, 27 mit der Kraftstoff-Hochdruckquelle 1 verbunden ist. So wird der Hochdruckraum 47 beim Rückstellen des Druckübersetzer-Kolbens 8 über die Füllverbindung 10 befüllt.To end the injection, the pressure intensifier control chamber 12 is again connected to the high-pressure fuel source 1 by the control valve 14. As a result, the high pressure fuel generated by the high-pressure fuel source builds up in the intensifier control chamber 12 and via the opening 46 in the injector control chamber 20. The pressure in the high pressure chamber 47 drops to the fuel high pressure source high pressure, whereupon the pressure booster piston 8 is hydraulically balanced, as well as the nozzle piston 3. By the force of the springs 13, 24 both pistons 3, 8 are moved in their rest position. The nozzle needle closes the injection openings 6 and the nozzle piston 3 lifts the sealing seat 26 away from the pressure piece 45. Thus, the filling compound 10 is opened, so that the high-pressure chamber 47 via the filling compound 10 and further spaces 20, 12 and connections 46, 32, 31, 27 is connected to the high-pressure fuel source 1. Thus, the high-pressure chamber 47 is filled when resetting the pressure booster piston 8 via the filling compound 10.

Durch das Zusammenlegen von Druckübersetzer-Hochdruckraum und Einspritzdüsen-Hochdruckraum, den als Hohlkolben ausgeführten Druckübersetzer-Kolben und die in dem Düsenkolben enthaltene Füllverbindung lässt sich bei dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise eine besonders kompakte Konstruktion der Kraftstoff-Einspritzeinrichtung erreichen.By combining pressure intensifier high pressure chamber and injector high-pressure chamber, designed as a hollow piston pressure booster piston and the filling contained in the nozzle piston can be achieved in this preferred embodiment of the present invention advantageously a particularly compact design of the fuel injection device.

Figur 4 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzeinrichtung im Ruhezustand bzw. beim Befüllen. FIG. 4 shows a further preferred embodiment of a fuel injection device according to the invention at rest or during filling.

Im Ruhezustand (keine Einspritzung) befindet sich das Steuerventil 14 in einer ersten Schaltstellung 15, in der es den Druckübersetzer-Arbeitsraum 11 mit der Niederdruckleitung 17 verbindet. Der Einspritzdüsen-Steuerraum 20 sowie der im Ruhezustand damit über die Füllverbindung 10 verbundene Druckübersetzer-Hochdruckraum 9 und der Einspritzdüsen-Hochdruclcraum 21 sind über eine zweite Niederdrucldeitung 48 mit einem nicht weiter dargestellten Niederdruckbereich verbunden, ebenso wie der Druckübersetzer-Steuerraum 12 über eine dritte Niederdruckleitung 49. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind also bei geschlossener Kraftstoff-Einspritzdüse 2 der Druckübersetzer-Hochdruckraum 9 über die Füllverbindung 10 und über den Einspritzdüsen-Steuerraum 20, der Druckübersetzer-Steuerraum 12 und der Druckübersetzer-Arbeitsraum 11 mit mindestens einer Niederdruckleitung 17, 48, 49 verbunden. Somit ist sowohl der Druckübersetzer-Kolben 8 als auch der Düsenkolben 3 im Ruhezustand hydraulisch ausgeglichen und beide Kolben 8, 3 werden durch die zugeordnete Feder 13, 24 in ihrer Ruheposition gehalten. Die Einspritzöffnungen 6 sind zum Brennraum 25 hin durch die Düsennadel 5 verschlossen.At rest (no injection), the control valve 14 is in a first switching position 15, in which it connects the pressure booster working chamber 11 with the low pressure line 17. The injector control chamber 20 as well as the pressure intensifier high-pressure chamber 9 and the injector high-pressure chamber 21 connected in the idle state via the filling connection 10 are connected via a second low-pressure line 48 to a low-pressure region, not shown further, as well as the pressure intensifier control chamber 12 via a third low-pressure line 49. In this preferred embodiment of the present invention, therefore, with closed fuel injection nozzle 2, the pressure booster high-pressure chamber 9 via the filling compound 10 and the injector control chamber 20, the pressure booster control chamber 12 and the pressure booster working chamber eleventh with at least one low pressure line 17, 48, 49 connected. Thus, both the pressure booster piston 8 and the nozzle piston 3 is balanced hydraulically at rest and both pistons 8, 3 are held by the associated spring 13, 24 in its rest position. The injection openings 6 are closed to the combustion chamber 25 through the nozzle needle 5.

Zur Einspritzung wird das Steuerventil 14 von der ersten Schaltstellung 15 in die zweite Schaltstellung 16 geschaltet. In der zweiten Schaltstellung 16 ist der Druckübersetzer-Arbeitsraum 11 mit der Kraftstoff-Hochdruckquelle 1 verbunden. In dem Druckübersetzer-Arbeitsraum 11 baut sich der von der Kraftstoff-Hochdruckquelle 1 erzeugte Druck auf. Der Druckübersetzer-Kolben 8 bewegt sich dadurch in Verdichtungsrichtung und verdichtet den Kraftstoff im Druckübersetzer-Hochdruckraum 9 auf übersetzten Druck. Dieser wird in den Einspritzdüsen-Hochdruckraum 21 weitergeleitet. Der Düsenkolbens 3 bewegt sich durch die so erzeugte Druckkraft in Öffnungsrichtung und gibt die Einspritzöffnungen 6 frei. Gleichzeitig wird die Füllverbindung 10 vom Druckübersetzer-Hochdruckraum 9 zum Einspritzdüsen-Steuerraum 20 durch den Düsenkolben 3 verschlossen. So entsteht keine Verlustmenge während der Einspritzung.For injection, the control valve 14 is switched from the first switching position 15 to the second switching position 16. In the second switching position 16, the pressure booster working chamber 11 is connected to the high-pressure fuel source 1. In the pressure booster working chamber 11, the pressure generated by the high-pressure fuel source 1 builds up. The pressure booster piston 8 thereby moves in the compression direction and compresses the fuel in the pressure booster high-pressure chamber 9 to the translated pressure. This is forwarded to the injector high-pressure chamber 21. The nozzle piston 3 moves through the pressure force thus generated in the opening direction and releases the injection openings 6. At the same time, the filling compound 10 is closed by the pressure intensifier high-pressure chamber 9 to the injector control chamber 20 through the nozzle piston 3. So no loss amount is created during the injection.

Zum Beenden des Einspritzvorganges wird das Steuerventil 14 in die erste Schaltstellung 15 zurückgeschaltet. Der Druckübersetzer-Arbeitsraum 11 ist dann wieder mit der Niederdruckleitung 17 verbunden. Im Druckübersetzer-Hochdruckraum 9 stellt sich ebenfalls der Niederdruck ein und folglich auch im Einspritzdüsen-Hochdruckraum 21. Daher schließt die Düsennadel 5 und der Düsenkolben 3 gibt die Füllverbindung 10 frei. Der Druckübersetzer-Hochdruckraum 9 wird beim Rückstellen 38 des Druckübersetzer-Kolben 8 über die Füllverbindung 10 aus dem Niederdrucksystem befüllt. Die Füllverbindung 10 kann bei Bedarf eine Drossel 23 enthalten.To end the injection process, the control valve 14 is switched back into the first switching position 15. The pressure intensifier working chamber 11 is then connected to the low pressure line 17 again. In the pressure booster high-pressure chamber 9, the low pressure also sets and consequently also in the injector high-pressure chamber 21. Therefore, the nozzle needle 5 and the nozzle piston 3 are the filling compound 10 free. The pressure booster high-pressure chamber 9 is filled when returning 38 of the pressure booster piston 8 via the filling compound 10 from the low pressure system. The filling compound 10 may include a throttle 23 as needed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kraftstoff-HochdruckquelleHigh-pressure fuel source
22
Kraftstoff-EinspritzdüseFuel injector
33
Düsenkolbendie rod
44
oberer Düsenkolben-Teilbereichupper nozzle piston portion
55
Düsennadelnozzle needle
66
EinspritzöffnungenInjection ports
77
Druckübersetzungs-EinrichtungPressure boosting device
88th
Druckübersetzer-KolbenPressure booster piston
99
Druckübersetzer-HochdruckraumPressure booster high-pressure chamber
1010
Füllverbindungfilling compound
1111
Druckübersetzer-ArbeitsraumIntensifier workspace
1212
Druckübersetzer-SteuerraumPressure booster control chamber
1313
RückstellfederReturn spring
1414
Steuerventilcontrol valve
1515
erste Schaltstellungfirst switching position
1616
zweite Schaltstellungsecond switch position
1717
NiederdruckleitungLow-pressure line
1818
erster Druckübersetzerkolben-Teilbereichfirst intensifier piston section
1919
zweiter Druckübersetzerkolben-Teilbereichsecond intensifier piston subarea
2020
Einspritzdüsen-SteuerraumInjection nozzle control chamber
2121
Einspritzdüsen-HochdruckraumInjector high-pressure chamber
2222
erste Drosselfirst throttle
2323
zweite Drosselsecond throttle
2424
Schließfederclosing spring
2525
Brennraumcombustion chamber
2626
Dichtsitzsealing seat
2727
HochdruckleitungHigh-pressure line
2828
Gehäuse der Druckübersetzungs-EinrichtungHousing of the pressure translation device
2929
EinspritzhochdruckleitungInjection high-pressure line
3030
Druckschulterpressure shoulder
3131
Hochdruck-VerbindungsleitungHigh pressure connection line
3232
erste Verbindungsleitungfirst connection line
3333
zweite Verbindungsleitungsecond connection line
3434
eingespritzter Kraftstoffinjected fuel
3535
große Kolbenflächelarge piston area
3636
Verdichtungsrichtungcompression direction
3737
kleine Kolbenflächesmall piston area
3838
RüclcstellrichtungRüclcstellrichtung
3939
Injektorgehäuseinjector
4141
stufenförmige Verjüngungstep-shaped rejuvenation
4242
Begrenzungselementlimiting element
4343
Bohrungdrilling
4444
Führungsbereichguide region
4545
DruckstückPressure piece
4646
Öffnungopening
4747
HochdruckraumHigh-pressure chamber
4848
zweite Niederdruckleitungsecond low-pressure line
4949
dritte Niederdruckleitungthird low pressure line

Claims (9)

  1. Fuel injection device for internal combustion engines, having a fuel injection nozzle (2) which can be supplied with fuel by means of a high-pressure fuel source (1), which fuel injection nozzle (2) has a movable nozzle piston (3) for opening and closing injection openings (6), and which fuel injection nozzle (2) has an injection nozzle high-pressure chamber (21) and an injection nozzle control chamber (20), with a pressure boosting device (7) being connected between the fuel injection nozzle (2) and the high-pressure fuel source (1), which pressure boosting device (7) has a movable pressure booster piston (8), a pressure booster working chamber (11) and a pressure booster high-pressure chamber (9), with a filling connection (10) being arranged between the pressure booster high-pressure chamber (9) and the injection nozzle control chamber (20), which filling connection (10) is open, in order to fill the pressure booster high-pressure chamber (9), when the fuel injection nozzle (2) is closed, with a pressure change in a pressure booster control chamber (12) which is contained in the pressure boosting device (7), and/or in the pressure booster working chamber (11), bringing about a pressure change in the pressure booster high-pressure chamber (9), and with the filling connection (10) having a throttle (23), characterized in that, when the fuel injection nozzle (2) is open, the filling connection (10) is closed by the interaction of that end side of the nozzle piston (3) which faces away from the injection openings (6) with a sealing seat (26), or by the interaction of a sealing seat (26), which is formed on that end side of the nozzle piston (3) which faces away from the injection openings (6), with a pressure piece (45).
  2. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the opening and closing of the injection openings (6) can be controlled by means of a control valve (14).
  3. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that, during the injection, the high-pressure fuel source (1) is connected by means of a high-pressure line (27) to the pressure booster working chamber (11) which is contained in the pressure boosting device (7).
  4. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that a sealing seat (26) is formed on the nozzle piston (3), which sealing seat (26) interacts with a pressure piece (45) in order to close the filling connection (10).
  5. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the filling connection (10) is formed in the nozzle piston (3).
  6. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the injection nozzle control chamber (20) is arranged in the pressure booster piston (8) which is formed as a hollow piston.
  7. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that, when the fuel injection nozzle (2) is closed, the pressure booster high-pressure chamber (9) is connected via a control valve (14), the pressure booster control chamber (12), the injection nozzle control chamber (20) and the filling connection (10) to the high-pressure fuel source (1).
  8. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that, as the fuel injection nozzle (2) is opening and when the fuel injection nozzle (2) is open, the pressure booster control chamber (12) and the injection nozzle control chamber (20) are connected to a low-pressure line (17).
  9. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that, when the fuel injection nozzle (2) is closed, the pressure booster high-pressure chamber (9) is connected, via the filling connection (10) and via the injection nozzle control chamber (20), and the pressure booster control chamber (12) and the pressure booster working chamber (11) are connected, to at least one low-pressure line (17, 48, 49).
EP03809690A 2002-10-25 2003-06-30 Fuel injection system for internal combustion engines Expired - Lifetime EP1558843B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10249840 2002-10-25
DE10249840A DE10249840A1 (en) 2002-10-25 2002-10-25 Fuel injection device for internal combustion engines
PCT/DE2003/002174 WO2004040117A1 (en) 2002-10-25 2003-06-30 Fuel injection system for internal combustion engines

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1558843A1 EP1558843A1 (en) 2005-08-03
EP1558843B1 true EP1558843B1 (en) 2009-03-04

Family

ID=32103025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP03809690A Expired - Lifetime EP1558843B1 (en) 2002-10-25 2003-06-30 Fuel injection system for internal combustion engines

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7461795B2 (en)
EP (1) EP1558843B1 (en)
JP (1) JP2006504040A (en)
DE (2) DE10249840A1 (en)
ES (1) ES2320540T3 (en)
WO (1) WO2004040117A1 (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3994990B2 (en) * 2004-07-21 2007-10-24 株式会社豊田中央研究所 Fuel injection device
DE102004053422A1 (en) * 2004-11-05 2006-05-11 Robert Bosch Gmbh Fuel injection system
JP4608554B2 (en) 2005-02-22 2011-01-12 シーメンス ヴィディーオー オートモーティヴ コーポレイション Fuel system with pressure amplification function
DE102006047134A1 (en) 2006-10-05 2008-04-10 Robert Bosch Gmbh Fuel injection system
DE102007004745A1 (en) 2007-01-31 2008-08-14 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Fuel injection system for internal combustion engine, has high pressure accumulator chamber that branches in supply line, which is continuously connected with pressure intensifier working chamber of pressure transmission unit
JP2008232026A (en) * 2007-03-20 2008-10-02 Denso Corp Injector
JP4245639B2 (en) * 2007-04-13 2009-03-25 トヨタ自動車株式会社 Fuel injection valve for internal combustion engine
JP4734351B2 (en) * 2008-01-28 2011-07-27 日立オートモティブシステムズ株式会社 Fuel injection valve and internal combustion engine
US7832374B2 (en) * 2008-10-21 2010-11-16 Gm Global Technology Operations, Inc. Fuel pressure amplifier
US9204667B2 (en) * 2010-12-01 2015-12-08 R.J. Reynolds Tobacco Company Smokeless tobacco pastille and injection molding process for forming smokeless tobacco products
US8775054B2 (en) 2012-05-04 2014-07-08 GM Global Technology Operations LLC Cold start engine control systems and methods
US9976703B2 (en) 2013-03-14 2018-05-22 Atomic Energy Of Canada Limited/Énergy Atomique Du Canada Limitée Regulator apparatus having a charging valve assembly and a flow multiplier assembly

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD119637A1 (en) * 1975-05-16 1976-05-05 Karl Marx Stadt Automobilbau
JPS60243345A (en) 1984-05-18 1985-12-03 Isuzu Motors Ltd Method of controlling electronic fuel injection apparatus
JP2719924B2 (en) 1988-05-10 1998-02-25 株式会社ゼクセル Booster unit injector
IT1250900B (en) 1991-12-24 1995-04-21 Elasis Sistema Ricerca Fiat ELECTROMAGNETICALLY OPERATED FUEL INJECTION VALVE.
DE4311627B4 (en) 1993-04-08 2005-08-25 Robert Bosch Gmbh Fuel injection device for internal combustion engines
DE19939428A1 (en) 1999-08-20 2001-03-01 Bosch Gmbh Robert Method and device for performing a fuel injection
DE19949525B4 (en) * 1999-10-14 2005-09-01 Robert Bosch Gmbh Pressure intensifier for a fuel injection system for internal combustion engines with hydraulically assisted refilling
DE19952512A1 (en) 1999-10-30 2001-05-10 Bosch Gmbh Robert Pressure booster and fuel injection system with a pressure booster
DE10002273A1 (en) 2000-01-20 2001-08-02 Bosch Gmbh Robert Injection device and method for injecting fluid
DE10050599B4 (en) * 2000-10-12 2006-11-02 Siemens Ag Injection valve with a pump piston
DE10218904A1 (en) * 2001-05-17 2002-12-05 Bosch Gmbh Robert Fuel injection system

Also Published As

Publication number Publication date
ES2320540T3 (en) 2009-05-25
US20060049284A1 (en) 2006-03-09
JP2006504040A (en) 2006-02-02
DE10249840A1 (en) 2004-05-13
DE50311251D1 (en) 2009-04-16
US7461795B2 (en) 2008-12-09
WO2004040117A1 (en) 2004-05-13
EP1558843A1 (en) 2005-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1636484B1 (en) Injector for internal combustion engines
EP1831540B1 (en) Fuel injector comprising a directly triggered injection valve member
EP1831539B1 (en) Fuel injector with direct control of the injection valve body
EP1520099B1 (en) Boosted fuel injector with rapid pressure reduction at end of injection
EP1379775A1 (en) Valve for controlling liquids
EP1558843B1 (en) Fuel injection system for internal combustion engines
EP1657428B1 (en) Fuel injection apparatus
DE10024268A1 (en) Petrol fuel injection system is pressurized by converter connected to hydraulic oil system controlling engine valves
EP1269008A1 (en) Injection valve with bypass throttle
EP1929149B1 (en) Injection nozzle
WO2007000371A1 (en) Injector with a pressure intensifier that can be switched on
EP1552136A1 (en) Fuel injection device for an internal combustion engine
EP1872008B1 (en) Fuel-injector with two-stage opening
EP1144842B1 (en) Injector for a fuel injection system for internal combustion engines comprising an injector needle that projects into the valve control space
DE19939452C2 (en) Fuel injection device
WO2005015000A1 (en) Control valve with pressure compensation for a fuel injector comprising a pressure intensifier
WO2003054375A1 (en) Fuel injection device for an internal combustion engine
EP1908953B1 (en) Fuel injection device
WO2004042224A1 (en) Fuel injection system comprising an integrated pressure booster
DE19949525B4 (en) Pressure intensifier for a fuel injection system for internal combustion engines with hydraulically assisted refilling
DE10101802A1 (en) Valve for controlling liquids e.g. fuel injection valve in IC engine, has actuating piston movably arranged in control piston blind bore to bound hydraulic chamber, with actuating piston and valve closure element made in one piece
DE10315489B3 (en) Fuel injector for use in internal combustion engine has integrated damping piston and has pressure increasing system connected to fuel pressure reservoir
DE102006013704A1 (en) Fuel injector, e.g. for a motor vehicle, has an injector body, a jet body and an actuator for operating a needle-shaped injection valve element
DE102004038189A1 (en) Fuel injector linked to a high pressure fuel supply, for an IC motor, has an inner and a coaxial outer needle with separate control zones and switch valves
DE102004042558B4 (en) Fuel injector with a controlled by a servo valve unit register nozzle

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20050525

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): DE ES GB

17Q First examination report despatched

Effective date: 20061228

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE ES GB

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REF Corresponds to:

Ref document number: 50311251

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20090416

Kind code of ref document: P

REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FG2A

Ref document number: 2320540

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: T3

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Payment date: 20090629

Year of fee payment: 7

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20090623

Year of fee payment: 7

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20091207

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20100101

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20100630

REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FD2A

Effective date: 20110715

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20100630

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20110705

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20100701