EP1613856A1 - Fuel injector provided with a pressure transmitter controlled by a servo valve - Google Patents

Fuel injector provided with a pressure transmitter controlled by a servo valve

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EP1613856A1
EP1613856A1 EP04717030A EP04717030A EP1613856A1 EP 1613856 A1 EP1613856 A1 EP 1613856A1 EP 04717030 A EP04717030 A EP 04717030A EP 04717030 A EP04717030 A EP 04717030A EP 1613856 A1 EP1613856 A1 EP 1613856A1
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pressure
servo valve
chamber
fuel injector
piston
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Matthias Eisenmenger
Hans-Christoph Magel
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Robert Bosch GmbH
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    • F02M63/02Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
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    • F02M2547/00Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/001Control chambers formed by movable sleeves

Definitions

  • Stroke-controlled injection systems with a high-pressure storage space are used to introduce fuel into direct-injection internal combustion engines.
  • the advantage of these injection systems is that the injection pressure can be adjusted to the load and speed in a wide range.
  • a high injection pressure is required to reduce emissions and achieve high specific performance.
  • the achievable pressure level of high-pressure fuel pumps is limited for reasons of strength, so that pressure boosters in the fuel injectors are used to further increase the pressure in fuel injection systems.
  • DE 101 23 913 relates to a fuel injection device for internal combustion engines with a fuel injector that can be supplied by a high-pressure fuel source.
  • a pressure-translating device having a movable pressure booster piston is connected between the fuel injector and the high-pressure fuel pressure source.
  • the pressure booster piston separates a space that can be connected to the high-pressure fuel source from a high-pressure space that is connected to the fuel injector.
  • the fuel pressure in the high-pressure chamber can be varied by filling a rear area of the pressure booster device with fuel or by emptying the rear area of fuel.
  • the fuel injector has a movable closing piston for opening and closing injection openings.
  • the closing piston protrudes into a closing pressure chamber, so that fuel pressure can be applied to the closing piston to achieve a force acting on the closing piston in the closing direction.
  • the closing pressure chamber and the rear chamber are formed by a common closing pressure rear chamber, all partial areas of the closing pressure rear chamber being permanently connected to one another for the exchange of fuel.
  • a pressure chamber is provided for supplying fuel to the injection openings and for applying a force acting in the opening direction to the closing piston.
  • a high-pressure chamber is connected to the high-pressure fuel source in such a way that, apart from pressure fluctuations, at least the fuel pressure of the high-pressure fuel source can constantly be present in the high-pressure chamber, the pressure chamber and the high-pressure chamber being connected by a common spray room are formed. All parts of the injection chamber are permanently connected to each other for the exchange of fuel.
  • DE 102 294 15.1 relates to a device for damping the needle stroke on pressure-controlled fuel injectors.
  • a device for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine which comprises a fuel injector which can be acted upon by fuel under high pressure via a high-pressure source.
  • the fuel injector is actuated via a metering valve, an injection valve member being enclosed by a pressure chamber and the injection valve member being acted upon in the closing direction by a closing force.
  • the injection valve member is assigned a damping element which can be moved independently of it and which delimits a damping space and has at least one overflow channel for connecting the damping space to a further hydraulic space.
  • the control of the fuel injector is carried out with a 3/2-way valve, whereby although an inexpensive and space-saving injector can be represented, this valve has to control a relatively large return flow rate of the pressure booster.
  • a servo valve designed as a 3/2-way valve which has a hydraulically effective surface which can be acted upon in the opening direction and which is constantly subjected to system pressure.
  • the system pressure corresponds to the pressure level prevailing in the high-pressure storage space.
  • the servo valve proposed according to the invention and designed as a 3/2-way valve does not have any leakage flows occurring at a guide section in the idle state. This means a significant improvement in injector efficiency; Because of the small guide lengths that are possible on the servo valve piston, a small overall length of the servo valve can be made possible, which has a favorable effect on the overall height of a fuel injector with a pressure booster in an injector body, which comprehensively affects the servo valve, i.e. The space requirement of a fuel injector designed in this way is considerably reduced.
  • the housing of the servo valve can advantageously be designed as a multi-part housing, with which an axial offset of components from one another can be compensated for. This possibility of compensating for manufacturing-related component tolerances and the good accessibility to the production of the sealing seat ensures simple and inexpensive manufacture of the servo valve proposed according to the invention.
  • Figure 1 shows a first variant of a 3/2-way valve
  • FIG. 2 shows a further embodiment variant of a servo valve piston of a 3/2 servo valve with a first seat designed as a conical sealing seat and a further seat designed as a slide seal,
  • Figure 3 shows a variant, a 3/2-servo valve with a servo valve piston on which a control sleeve is received and
  • Figure 4 shows a variant of a 3/2-way servo valve with an elongated servo valve piston.
  • FIG. 1 shows a first embodiment variant of a 3/2 servo valve proposed according to the invention for controlling a fuel injector containing a pressure intensifier.
  • a working space 5 of a pressure booster 3 is acted upon by fuel under high pressure via a pressure source 1 and a high-pressure feed line 2 connected to it.
  • the working space 5 is permanently pressurized with the fuel of the drain source 1, which is under high pressure.
  • the pressure booster 3 comprises a one-piece booster piston 4, which separates the working space 5 from a differential pressure space 6 (rear space).
  • the booster piston 4 is acted upon by a return spring 8, which is supported on the one hand on a support disk 7 embedded in an injector body 19 and on the other hand on a stop disk attached to a pin of the booster piston 4.
  • the pressure booster 3 also includes a compression chamber 9 which is connected via an overflow line 10 to a control chamber 12 for an injection valve member 14. I ⁇ of the overflow line 10 from the differential pressure chamber 6 (rear chamber) to the control chamber 12 for the injection valve member 14, a first throttle point 11 is added.
  • a spring element 13 is received, which acts on an end face of the needle-shaped injection valve member 14.
  • the injection valve member 14 comprises a pressure stage which is enclosed by a pressure chamber 16.
  • the pressure chamber 16 is acted upon by a fuel under pressure, via a pressure chamber inlet 17, which branches off from the compression chamber 9 of the pressure converter 3.
  • a control line 21 runs from the differential pressure chamber 6 of the pressure intensifier 3 into the first housing part 26 of the servo valve housing 25.
  • the end face of the intensifier piston 4 which acts on the compression chamber 9 of the pressure intensifier 3 is identified by reference numeral 20.
  • this On the basis of the pressure stage on the injection valve member 14, this performs an opening movement when pressure is applied to the pressure chamber 16, so that fuel flows from the pressure chamber 16 along an annular gap into injection openings 22 and enters a combustion chamber 23 of a self-igniting internal combustion engine.
  • the control chamber 12 acting on the injection valve member 14 is in a hydraulic connection via a second throttle point 15 with the compression chamber 9 of the pressure converter 3.
  • a servo valve housing 25 is arranged above the injector body 19 of a fuel injector 18 and accommodates a servo valve 24.
  • the servo valve housing 25 is constructed in two parts and comprises a first housing part 26 and a second housing part 27.
  • the two-part design of the servo valve housing 25 according to the embodiment variant shown in FIG. 1 allows good accessibility for machining the sealing seat and one Slider edge, which results in a simple and inexpensive manufacturability of the servo valve 24.
  • a supply line 29 branches off into the valve housing 25 from the high-pressure supply line 2, via which the working space 5 of the pressure intensifier 3 is pressurized with fuel under high pressure.
  • the supply line 29 opens into a first hydraulic space 38 of the first housing part 26 of the servo valve housing 25.
  • the first hydraulic space 38 encloses a servo valve piston 32, which comprises a through channel 33.
  • a third throttle point 34 is formed in the through channel 33 of the servo valve piston 32. Fuel flows from the first hydraulic chamber 38 into a control chamber 36 of the servo valve 24 via the passage channel 33.
  • the pressure in the control chamber 36 is relieved when a switching valve 30 is actuated, when it is opened, the control volume from the control chamber 36 is via an outlet throttle point 37 (fourth throttle point) containing return is connected to a further low-pressure side return 31 and fuel can be derived therein.
  • the control chamber 36 of the servo valve 24 is delimited by an end face 35 on the upper side of the servo valve piston 32. At the head of the servo valve piston 32, this lies opposite an annular surface which is effective in the opening direction of the servo valve piston 32 and which is acted upon by the pressure prevailing in the first hydraulic chamber 38.
  • a first sealing seat 40 in a second hydraulic chamber 39 and a control edge 41 are also formed on the servo valve piston 32.
  • the control edge 41 which in the embodiment variant of the servo valve 24 shown in FIG. 1 is designed as a slide sealing edge 43
  • the first hydraulic chamber 38 which is under system pressure, is sealed against the second hydraulic chamber 39 when the servo valve piston 32 moves in the vertical direction.
  • the two returns 28, 31 on the low-pressure side are combined to form one return, which opens into a fuel tank.
  • spring forces can be applied to the servo valve piston 32 via springs.
  • the first sealing seat 40 of the servo valve 24 is designed as a flat seat, but could also be a conical seat (see illustration according to FIG. 2) ) Ball seat or also be designed as a slide edge.
  • the design of the first sealing seat 40 as a flat seat advantageously allows a multi-part valve body 25 to be used.
  • the first sealing seat 40 which is designed as a flat seat, it is possible to compensate for axial misalignments which may occur during production.
  • the closing force applied in the control chamber 36 of the servo valve 24 on the flat seat of the first sealing seat 40 results in a very high surface pressure and thus a good seal.
  • the first sealing seat 40 can either be designed as a sealing edge or as a sealing surface.
  • the sealing force can be adjusted via the drain surface in relation to the sequence control room 42.
  • FIG. 2 shows a further embodiment variant of the servo valve proposed according to the invention, the first sealing seat of which is designed as a conical sealing seat.
  • the illustration according to FIG. 2 also shows a fuel injector 18 which contains a drain converter 3.
  • the working space 5 of the pressure converter 3 is supplied with fuel under high pressure via a pressure source 1 (Cornmon Rail) via high pressure line 2.
  • the booster piston 4 of the pressure booster 3 is of multi-part design as shown in FIG.
  • a support disk 7 is embedded, which represents an upper stop surface for the upper part of the multi-part booster piston 4.
  • the lower part of the booster piston 4 is acted upon by a return spring 8 which is supported on the housing side; the compression space 9 of the pressure booster 3 is limited by the end face 20 of the lower part of the booster piston 4.
  • An overflow line 10 containing the first throttle point 11 branches off from the differential pressure space 6 (rear space) of the drain converter 3.
  • the overflow line 10 connects the differential pressure chamber 6 (rear chamber) of the pressure intensifier 3 to the control chamber 12 for controlling the lifting movement of the needle-shaped injection valve element 14.
  • the pressure chamber inlet 17 runs from the compression chamber 9 of the pressure intensifier 3 and opens into the pressure chamber 16 surrounding the injector element 14.
  • the injection valve member 14 comprises a drain stage, which has a hydraulically effective surface. This is where the Pressure chamber 16 pending fuel pressure and opens the injection valve member 14, so that fuel is injected via opening of the injection valve member 14 injection openings 22, which open into the combustion chamber 23 of the self-igniting internal combustion engine.
  • a damping piston 51 is accommodated in the control chamber 12 for the injection valve member 14.
  • the damping piston 51 is traversed by a vertically extending channel 53.
  • the channel 53 is hydraulically connected to the control chamber 12 via a fifth throttle point 52 in the conversion of the damping piston 51.
  • An annular surface 55 formed on the damping piston 51 is acted upon by a spring element 54 which is supported on the housing side.
  • a filling line 56 which contains a refilling valve 50, which can be designed as a non-return valve, runs from the control chamber 12 for the injection valve member 14 to the compression chamber 9 of the pressure booster 3. Via the filling line 56 containing the refilling valve 50, the compression chamber 9 of the Discharge intensifier 3 refilled with fuel.
  • the servo valve 24 according to the embodiment variant shown in FIG. 2 is accommodated in the valve body 25.
  • the servo valve 24 comprises the control chamber 36, which can be relieved of pressure via the switching valve 30 into the second return line 31 on the low-pressure side.
  • An outlet throttle 37 (fourth throttle point) is accommodated between the control chamber 36 and the switching valve 30.
  • Opposite the control chamber 36 in the valve body 25 of the servo valve 24 is the first hydraulic chamber 38, which is separated by the control edge 41 from the second, here conically configured second hydraulic chamber 39.
  • the second hydraulic chamber 39 is connected to the differential pressure chamber 6 (rear chamber) of the pressure booster 3 via the control line 21.
  • control edge 41 is also designed as a slide sealing edge 43.
  • first sealing seat 40 of the servo valve piston 32 is designed as a conical seat. When the first sealing seat 40 is closed, the sequence control chamber 42 formed below the servo valve piston 32 in the valve body 25 is sealed, so that the first return 28 on the low-pressure side is closed.
  • the control chamber 36 and the first hydraulic chamber 38 are pressurized in parallel via the supply line 29, which branches off from the working chamber 5 of the drain intensifier 3.
  • the system line is therefore via the supply line 29 both in the first hydraulic space 38, which is acted upon by the second supply line section 58, and via a first supply line section 57, the third throttle point 34 containing, in the control chamber 36 of the servo valve 24.
  • a guide leakage along the head of the servo valve piston 32 is excluded.
  • the servo valve piston 32 is guided in the valve body 25 in a high-pressure-tight manner.
  • the working space 5 of the pressure booster 3 is constantly connected to the pressure source 1 and is constantly below the pressure level prevailing there.
  • the compression chamber 9 of the pressure intensifier 3 is continuously connected to the pressure chamber 16, which surrounds the injection valve member 14, via the pressure chamber inlet 17.
  • the pressure intensifier 3 also includes the differential pressure space 6 (rear space) which is used to control the pressure intensifier 3 either with a system pack, i.e. is applied to the pressure level prevailing in the drain source 1 or is separated from it in the low pressure-side return 28 is relieved of pressure.
  • the differential pressure chamber 6 (rear chamber) of the pressure translator 3 is connected to the pressure accumulator 1 via the discharge line 21, the open control edge 41, the supply line 29, so that the pressures in the working chamber 5 and in the differential pressure chamber 6 (rear chamber) of the pressure translator correspond to each other and the booster piston 4 is balanced and no boost boost takes place.
  • the differential pressure chamber 6 (rear space) is relieved of pressure.
  • the switching valve 30 is activated, ie opened, and the control chamber 36 of the servo valve 24 is pressure-relieved into the low-pressure side return 31 via the outlet throttle point 37. Due to the falling pressure in the control chamber 36, the servo valve piston 32 moves upwards in the vertical direction, moved by the pressure force acting on the opening surface 44 in the first hydraulic chamber 38. As a result, the first sealing seat 40 is opened while the control edge 41 is closed, since the slide edge 43 covers the housing edge of the valve body 25 opposite this.
  • the design of the throttle point 34 in the through channel 33 of the servo valve piston 32 and the outlet throttle 37 means that the movement supply speed of the servo valve piston 32 is freely adjustable during its opening movement. Due to the defined opening surface 44 on the underside of the head of the servo valve 24, a pressure force acting on the servo valve piston 32 in the opening direction is constantly present. This allows an exact movement of the servo valve piston 32 and thus a stable persistence of the same at the opening stop in the open state of the servo valve piston 32.
  • the differential pressure space 6 (rear space) of the pressure booster 3 is decoupled from the system pressure, i.e. of the pressure level prevailing in the pressure accumulator 1.
  • the control edge 41 is closed, a control quantity flows out of the differential pressure chamber 6 (rear chamber) via the control line 21 into the second hydraulic chamber 39, and via the opened first sealing seat 40 into the drain control chamber 42. From there, the one controlled from the differential pressure chamber 6 (rear chamber) flows Fuel quantity in the low-pressure side return 28.
  • the switching valve 30 is actuated again, and this is moved into its closed position, so that in the control chamber 36 via the passage 33, the first hydraulic chamber 38 and the supply line 29 opening into it, the system pressure prevailing in the accumulator 1 is built up. Due to the pressure force building up in the control chamber 36, the servo valve piston 32 moves downward into its starting position, the first sealing seat 40 being closed to the return 28 on the low pressure side and the control edge 41 being opened. Since the end face 35, on which the pressure prevailing in the control chamber 36 acts, is dimensioned larger than the opening drain surface 44 in the first hydraulic chamber 38, a defined and rapid closing movement of the servo valve piston 32 into its closed position is achieved. To support the lifting movement of the servo valve piston 32, additional springs could also be arranged in the first housing part 26.
  • the first sealing seat 40 can be designed both as a flat seat, which enables a high surface pressure, and as a conical seat (see comparisons according to FIG. 2) as a ball seat or as a slide edge.
  • An axial offset that may occur due to production can be compensated for via the flat seat shown in FIG. 1 as the first sealing seat 40.
  • a sufficient closing force is generated via the high pressure level present in the control chamber 36, so that a high surface pressure is created on the first sealing seat 40 in its closed position and a good sealing effect is thus ensured.
  • the damping behavior of the damping piston 51 can be adjusted by the dimensioning of this spring element 54 acting on it as well as by the dimensioning of the throttle element 52 formed in the wall of the damping piston 51.
  • the compression chamber 9 of the pressure intensifier 3 is not refilled via the second throttle point 15 as in the embodiment variant according to FIG. 1, but via a filling line 56 branching off from the control chamber 12 of the injection valve member 14, in which a check valve Refill valve 50 is added.
  • the 3/2-servo valve 24 proposed according to the invention can be used to control all pressure intensifiers 3, which are actuated via a pressure change in their differential pressure chamber 6 (rear chamber).
  • FIG. 3 shows an embodiment variant of a 3/2 servo valve with a servo valve piston, on which a control sleeve is received.
  • FIG. 3 of a fuel injector 18 with pressure intensifier 3 is acted upon by a high pressure fuel 1 via the high pressure supply line 2 with fuel under high pressure.
  • the working space 5 of the pressure booster 3 is filled with system pressure, in which a return spring 8 is accommodated, which is supported on the one hand on a support disk 7 and, on the other hand, prestresses the booster piston 4, which separates the working space 5 from the differential pressure space 6.
  • the end face 20 of the booster piston 4 delimits the compression space 9, from which, when the pressure booster 3 is activated, the fuel space 16 is acted upon by the fuel chamber 16 via the pressure chamber inlet 17.
  • the embodiment variant of the fuel injector 18 shown in FIG. 3 includes the control chamber 12, which is delimited by a control chamber sleeve 62.
  • the control chamber sleeve 62 is prestressed via the spring 13, the spring 13 being supported on a collar of the injection valve member 14.
  • inlet surfaces 64 designed as polished sections are formed below the collar. Via these inlet surfaces 64, the fuel flows in from the pressure chamber to injection openings 22 which open into the combustion chamber 23 of the self-igniting internal combustion engine.
  • the control chamber 12 of the fuel injector 18 is supplied with fuel on the one hand via a first throttle point 11 which branches off from the pressure chamber inlet 17; the pressure relief of the control chamber 12 takes place via the second throttle point 15 when a switching valve 60 is actuated. If the switching valve 60 is actuated, a discharge quantity is derived via the second throttle point 15 into an injector return 61.
  • the pressure intensifier 3 is actuated via the servo valve 24.
  • the servo valve 24 comprises the valve piston 32, which has a servo valve piston section 65.
  • the servo valve piston 32, 65 is controlled via the pressurization or pressure relief of the control chamber 36.
  • the control chamber 36 of the servo valve 24 is acted upon by fuel under high pressure via the first supply line section 57, in which the throttle point 34 is accommodated.
  • the control chamber 36 of the servo valve 24 is depressurized by actuating the switching valve 30. Control volume from the pressure-relieved control chamber 36 of the servo valve 24 via the outlet throttle 37 (4th throttle point) into the return 31 provided on the low-pressure side.
  • the servo valve 24 comprises a housing 25 which comprises a plurality of housing parts 26, 27.
  • the servo valve piston 32, 65 is enclosed by the first hydraulic space 38 and the second hydraulic space 39.
  • the first hydraulic chamber 38 is supplied with fuel under high pressure via the supply line 29, which branches off from the high-pressure line 2.
  • the control line 21 opens into the second hydraulic chamber 39, via which the differential pressure chamber 6 (rear chamber) of the drain converter 3 is relieved of pressure.
  • the servo valve piston 32 also comprises the hydraulic surface 44, on which a pressure force which moves the servo valve piston 32 in the open position acts when the control chamber 36 of the servo valve 24 is relieved of pressure.
  • First recesses 63 which have slide sealing edges 43, are formed in the servo valve piston section 65.
  • the slide sealing edges 43 of the first recesses 63 interact with a control edge 41 formed on the second housing part 27.
  • On the servo valve piston section 65 a control sleeve 67 is received, which is biased by a control sleeve spring 68, which in turn is supported on the first housing part 26 of the servo valve housing 25.
  • the control sleeve 67 has a sleeve recess 71.
  • the first sealing seat 40 according to the embodiment variant shown in FIG. 3 is designed as a flat seat and seals the control chamber 42 (low-pressure chamber) against the return 28 on the low-pressure side.
  • the functioning of the embodiment variant shown in FIG. 3 of the fuel injector 18 controlled by the servo valve 24 with pressure intensifier 3 is as follows:
  • the first sealing seat 40 can be designed in a variety of ways. In addition to the configuration of the first sealing seat 40 shown in FIG. 3 as a flat seat, it can also be designed as a conical seat or a ball seat in accordance with the embodiment variants shown in FIG. 2.
  • the embodiment of the first sealing seat 40 shown in FIG. 3 as a flat seat in connection with a multi-part servo valve housing 25 is particularly advantageous.
  • a multi-part valve body, such as housing parts 26, 27 and 66, makes it easy to manufacture the valve seat of the first sealing seat 40 , A possible misalignment of the valve bodies relative to one another is compensated for by the flat seat shown in FIG.
  • the embodiment variant shown in FIG. 3 also has a large closing pressure force, exerted by the fuel present in the control chamber 36, on the first sealing seat 40, as a result of which a high surface pressure and thus an excellent sealing effect are established.
  • the differential pressure chamber (rear chamber) 6 of the pressure booster 3 is pressurized with system pressure via the first recesses 63 on the servo valve piston 65 and the first hydraulic chamber 38, and the drain booster 3 remains the control line due to the hydraulic connection between the second hydraulic chamber 39 21 connected to the differential pressure space.
  • the pressure converter 3 is deactivated.
  • the switching valve 30 is actuated, the pressure in the control chamber 36 of the servo valve 24 is relieved, whereby the servo valve piston 32, 65 opens. Due to the opening force acting on the hydraulic surface 44 via the first hydraulic space 38, the servo valve piston 32 is opened exactly.
  • the first sealing seat 40 When opening, the first sealing seat 40 is opened first and the slide sealing edge 43 is brought into overlap with the control edge 41.
  • the control sleeve 67 is now set by the hydraulic pressure force in the second hydraulic space 39 on the third housing part 66, whereby a high pressure-tight connection is achieved. Only then does the slide seal 69 open when the servo valve piston section 65 releases the sleeve recess ring 71. As a result, there is no short-circuit leakage current from the first hydraulic space 38 into the return.
  • the differential pressure chamber 6 (rear chamber) of the pressure booster 3 is now connected to the low-pressure side return 28 via the second hydraulic chamber 39, the slide seal 69, the first sealing seat 40 and the control chamber 42 (low-pressure chamber) and the pressure intensifier 3 is thus activated.
  • the switching valve 30 is closed again, the servo valve piston 32, 65 moves into its starting position by the hydraulic pressure force acting in the closing direction in the control chamber 36.
  • the hydraulic closing force ensures a precisely defined closing movement over the entire area of the servo valve piston 32, 65.
  • a spring force can be provided to support the closing movement.
  • the differential pressure chamber 6 (rear chamber) of the drain converter 3 is decoupled from the return 28 on the low-pressure side. Only after a further closing stroke and thus after a delay time t 1; the control edges 41, 43 are opened, so that the drain converter 3 is completely deactivated. The first sealing seat 40 is then closed.
  • FIG. 4 shows an embodiment variant with a servo valve piston of a servo valve which is of elongated design.
  • the servo valve piston 32 has an elongated servo valve piston section 65.
  • second cutouts 70 are formed at the end of the servo valve piston section 65 facing the control chamber 42 (low pressure chamber). Two or more cutouts 70 can be formed on the circumference of the servo valve piston section 65.
  • the slide seal 69 is integrated directly into the first housing part 26 of the servo valve housing 25.
  • the control sleeve 67 shown on the servo valve piston section 65 in FIG. 3 can be omitted.
  • the mode of operation of the embodiment variant shown in FIG. 4 is identical to the method of operation of this embodiment variant of the fuel injector 18 shown in connection with FIG. 3.
  • a flat seat is formed on the end face of the servo valve piston section 65 facing the control chamber 42 (low-pressure chamber).
  • the servo valve 24 can also be designed as a pure slide-slide valve. Care must be taken to ensure that there is sufficient overlap length on the slide seal 69 in order to keep the leakage flow small when the fuel injector 18 is at rest.
  • the servo valve 24 can also be designed as a 4/2-way valve in which the function of the check valve can be integrated into the slide valve.

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Abstract

The invention relates to a fuel injector for injecting a fuel into the combustion chamber (23) of an internal combustion engine. The inventive injector (18) comprises a pressure transmitter (3) whose pressure relay piston (4) separates the working chamber (5) continuously receiving the fuel supplied by a pressure source (1,2) from a differential decompression pressure chamber (6). A pressure fluctuation is produced in said differential pressure chamber (6) by means of a servo valve (24) which closes or opens a hydraulic connection (21, 39, 42) between the differential pressure chamber (6) and a first return run (28) on a low-pressure side. The servo valve (24) comprises a piston (32) arranged between a control chamber (36) and first hydraulic chamber (38). A hydraulic surface (44) which continuously brings the piston (32) in the open position thereof when the pressure system is actuated, and a sealing surface (40) which closes or opens a return run (28) on a low pressure side are formed on said piston.

Description

Servoventilangesteuerter Kraftstoffinjektor mit DruckübersetzerServo-controlled fuel injector with pressure intensifier
Technisches GebietTechnical field
Zum Einbringen von Kraftstoff in direkteinspritzende Verbrennungskraftmaschinen werden hubgesteuerte Einspritzsysteme mit Hochdruckspeicherraum (Common Rail) einge- setzt. Der Vorteil dieser Einspritzsysteme liegt darin, dass der Einspritzdruck an Last und Drehzahl in weiten Bereichen angepasst werden kann. Zur Reduzierung der Emissionen und zum Erzielen einer hohen spezifischen Leistung ist ein hoher Einspritzdruck erforderlich. Das erreichbare Druckniveau von Hochdruckkraftstoffpumpen ist aus Festigkeitsgründen begrenzt, so dass zur weiteren Drucksteigerung bei Kraftstoffeinspritzsystemen Druckverstärker in den Kraftstoffinjektoren zum Einsatz kommen.Stroke-controlled injection systems with a high-pressure storage space (common rail) are used to introduce fuel into direct-injection internal combustion engines. The advantage of these injection systems is that the injection pressure can be adjusted to the load and speed in a wide range. A high injection pressure is required to reduce emissions and achieve high specific performance. The achievable pressure level of high-pressure fuel pumps is limited for reasons of strength, so that pressure boosters in the fuel injectors are used to further increase the pressure in fuel injection systems.
Stand der TechnikState of the art
DE 101 23 913 hat eine Kraftstoff einspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem von einer Kraftstoffhochdruckquelle versorgbaren Kraftstoffinjektor zum Gegenstand.. Zwischen dem Kraftstoffinjektor und der Kraftstoffhochdrackquelle ist eine einen beweglichen Druckübersetzerkolben aufweisende Druckübersetzungseinrichtung geschaltet. Der Druckübersetzerkolben trennt einen an die Kraftstoffhochdruckquelle anschließbaren Raum von einem mit dem Kraftstoffinjektor verbundenen Hochdruckraum. Durch Befallen eines Rückraumes der Druckübersetzungseinrichtung mit Kraftstoff beziehungsweise durch Entleeren des Rückraumes von Kraftstoff kann der Kraftstoffdruck im Hochdruckraum variiert werden. Der Kraftstoffinjektor weist einen beweglichen Schließkolben zum Öffnen und Verschließen von Einspritzöffnungen auf. Der Schließkolben ragt in einen Schließ- druckraum hinein, so dass der Schließkolben mit Kraftstoffdruck beaufschlagbar ist zur Erzielung einer in Schließrichtung auf den Schließkolben wirkenden Kraft. Der Schließdruckraum und der Rückraum werden durch einen gemeinsamen Schließdruck-Rückraum gebildet, wobei sämtliche Teilbereiche des Schließdruck-Rückraumes permanent zum Austausch von Kraftstoff miteinander verbunden sind. Es ist ein Druckraum zum Versorgen der Einspritzöffnungen mit Kraftstoff und zum Beaufschlagen des Schließkolbens mit einer in Öffnungsrichtung wirkenden Kraft vorgesehen. Ein Hochdruckraum steht derart mit der Kraftstoffhochdrackquelle in Verbindung, dass im Hochdruckraum, abgesehen von Druckschwingungen, ständig zumindest der Kraftstoffdruck der Kraftstoffhochdrackquelle anliegen kann, wobei der Druckraum und der Hochdrackraum durch einen gemeinsamen Ein- spritzraum gebildet werden. Sämtliche Teilbereiche des Einspritzraumes sind permanent zum Austausch von Kraftstoff miteinander verbunden.DE 101 23 913 relates to a fuel injection device for internal combustion engines with a fuel injector that can be supplied by a high-pressure fuel source. A pressure-translating device having a movable pressure booster piston is connected between the fuel injector and the high-pressure fuel pressure source. The pressure booster piston separates a space that can be connected to the high-pressure fuel source from a high-pressure space that is connected to the fuel injector. The fuel pressure in the high-pressure chamber can be varied by filling a rear area of the pressure booster device with fuel or by emptying the rear area of fuel. The fuel injector has a movable closing piston for opening and closing injection openings. The closing piston protrudes into a closing pressure chamber, so that fuel pressure can be applied to the closing piston to achieve a force acting on the closing piston in the closing direction. The closing pressure chamber and the rear chamber are formed by a common closing pressure rear chamber, all partial areas of the closing pressure rear chamber being permanently connected to one another for the exchange of fuel. A pressure chamber is provided for supplying fuel to the injection openings and for applying a force acting in the opening direction to the closing piston. A high-pressure chamber is connected to the high-pressure fuel source in such a way that, apart from pressure fluctuations, at least the fuel pressure of the high-pressure fuel source can constantly be present in the high-pressure chamber, the pressure chamber and the high-pressure chamber being connected by a common spray room are formed. All parts of the injection chamber are permanently connected to each other for the exchange of fuel.
DE 102 294 15.1 bezieht sich auf eine Einrichtung zur Nadelhubdämpfung an druckgesteu- erten Kraftstoffinjektoren. Es wird eine Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine offenbart, die einen Kraftstoffinjektor umfasst, der über eine Hochdruckquelle mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagbar ist. Der Kraftstoffinjektor wird über ein Zumessventil betätigt, wobei ein Einspritzventilglied von einem Druckraum umschlossen ist und das Einspritzventilglied in Schließrichtung durch eine Schließkraft beaufschlagbar ist. Dem Einspritzventilglied ist ein von diesem unabhängig bewegbares Dämpfungselement zugeordnet, welches einen Dämpfungsraum begrenzt und mindestens einem Überströmkanal zur Verbindung des Dämpfungsraumes mit einem weiteren hydraulischen Raum aufweist. Gemäß DE 102 294 15.1 erfolgt die Steuerung des Krafstoffinjektors mit einem 3/2-Ventil, wodurch sich zwar ein kostengünstiger und bauraumsparender Injektor darstellen lässt, jedoch dieses Ventil eine relativ große Rücklaufmenge des Druckübersetzers zu steuern hat.DE 102 294 15.1 relates to a device for damping the needle stroke on pressure-controlled fuel injectors. A device for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine is disclosed which comprises a fuel injector which can be acted upon by fuel under high pressure via a high-pressure source. The fuel injector is actuated via a metering valve, an injection valve member being enclosed by a pressure chamber and the injection valve member being acted upon in the closing direction by a closing force. The injection valve member is assigned a damping element which can be moved independently of it and which delimits a damping space and has at least one overflow channel for connecting the damping space to a further hydraulic space. According to DE 102 294 15.1, the control of the fuel injector is carried out with a 3/2-way valve, whereby although an inexpensive and space-saving injector can be represented, this valve has to control a relatively large return flow rate of the pressure booster.
An Stelle der aus DE 102 294 15.1 bekannten Ausführangsform eines 3/2-Ventiles können auch Servoventile eingesetzt werden, die im Ruhezustand des Servoventiles am Führangs- abschnitt leckagefrei ausgebildet sind, was den Wirkungsgrad eines Kraftstoffinjektors günstig beeinflusst. Nachteilig ist jedoch der Umstand, dass im geöffneten Zustand des Servoventilkolbens des 3/2-Wegeventils keine in dessen Öffnungsrichtung weisende Druckfläche mit Systemdruck beaufschlagt ist. Dadurch wird die Bewegung des Servoventilkolbens in seinem Gehäuse sehr toleranzempfindlich. Ferner lässt sich eine langsame Öffnungsgeschwindigkeit des Servoventilkolbens nicht erreichen, wodurch die Kleinst- mengenfähigkeit eines derart konfigurierten Servoventiles eingeschränkt ist. Im geöffneten Zustand des Servoventilkolbens stellt sich an einem an diesem ausgebildeten zweiten Ventilsitz nur eine ungenügende Schließkraft ein, was zu Undichtigkeiten und erhöhtem Verschleiß führen kann.Instead of the embodiment of a 3/2 valve known from DE 102 294 15.1, it is also possible to use servo valves which are designed to be leak-free on the guide section when the servo valve is in the idle state, which has a favorable effect on the efficiency of a fuel injector. A disadvantage, however, is the fact that when the servo valve piston of the 3/2-way valve is open, no pressure surface pointing in its opening direction is subjected to system pressure. This makes the movement of the servo valve piston in its housing very sensitive to tolerances. Furthermore, a slow opening speed of the servo valve piston cannot be achieved, as a result of which the small quantity capability of a servo valve configured in this way is restricted. In the open state of the servo valve piston, an insufficient closing force is established on a second valve seat formed on this, which can lead to leaks and increased wear.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Um eine definierte Bewegung eines Servoventilskolbens eines Servoventiles zur Betäti- gung eines Kraftstoffinjektors zu erreichen, wird ein als 3/2- Wegeventil ausgebildetes Ser- voventil vorgeschlagen, welches eine in Öffnungsrichtung beaufschlagbare hydraulisch wirksame Fläche aufweist, die ständig mit Systemdruck beaufschlagt ist. Der Systemdrack entspricht dem im Hochdruckspeicherraum herrschenden Druckniveau. Durch diese Maßnahme lässt sich die Bewegung des Servoventilkolbens problemlos durch die Abstimmung von Zu- bzw. Ablaufdrossel am Servoventil einstellen. Durch eine langsam ablaufende Öffnungsbewegung des Servoventilkolbens kann eine gute Darstellbarkeit von kleinen Voreinspritzmengen und ein schwingungsfreier Druckaufbau gewährleistet werden. Aufgrund der definierten Öffnungskraft wird das erfindungsgemäß vorgeschlagene Servoventil toleranzunemfindlich gegenüber Reibungseinflüssen, so dass eine fertigungsbedingte Toleranzstreuung und damit einhergehende starke Streuungen von Einspritzmengen vermieden werden können.In order to achieve a defined movement of a servo valve piston of a servo valve for actuating a fuel injector, a servo valve designed as a 3/2-way valve is proposed which has a hydraulically effective surface which can be acted upon in the opening direction and which is constantly subjected to system pressure. The system pressure corresponds to the pressure level prevailing in the high-pressure storage space. With this measure, the movement of the servo valve piston can easily be adjusted of the inlet or outlet throttle on the servo valve. A slow opening movement of the servo valve piston ensures that small pre-injection quantities can be displayed easily and that the pressure builds up without vibration. Because of the defined opening force, the servo valve proposed according to the invention becomes tolerance-insensitive to the effects of friction, so that tolerance variations due to production and the associated strong scattering of injection quantities can be avoided.
Ferner weist das erfindungsgemäß vorgeschlagene, als 3/2- Wegeventil ausgebildete Servo- ventil im Ruhezustand keine an einem Führangsabschnitt auftretenden Leckageströme auf. Dies bedeutet eine erhebliche Verbesserung des Injektorwirkungsgrades; aufgrund der dadurch am Servoventilkolben möglichen kleinen Führangslängen lässt sich eine geringe Baulänge des Servoventiles ermöglichen, was die Gesamtbauhöhe eines Kraftstoffinjektors mit Drackübersetzer in einem Injektorkörper, das Servoventil umfassend, günstig beein- flusst, d.h. der Platzbedarf eines solcherart ausgebildeten Kraftstoffinjektors wird erheblich reduziert.Furthermore, the servo valve proposed according to the invention and designed as a 3/2-way valve does not have any leakage flows occurring at a guide section in the idle state. This means a significant improvement in injector efficiency; Because of the small guide lengths that are possible on the servo valve piston, a small overall length of the servo valve can be made possible, which has a favorable effect on the overall height of a fuel injector with a pressure booster in an injector body, which comprehensively affects the servo valve, i.e. The space requirement of a fuel injector designed in this way is considerably reduced.
Wird ein am Servoventilkolben des Servoventiles ausgebildeter Dichtsitz als Flachsitz ausgebildet, kann in vorteilhafter Weise das Gehäuse des Servoventiles als ein mehrteiliges Gehäuse ausgebildet werden, womit ein Achsversatz von Bauteilen zueinander ausgeglichen werden kann. Diese Ausgleichsmöglichkeit fertigungsbedingter Bauteiltoleranzen und die gute Zugänglichkeit zur Fertigung des Dichtsitzes stellt eine einfache und kostengünstige Herstellbarkeit des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Servoventiles sicher.If a sealing seat formed on the servo valve piston of the servo valve is designed as a flat seat, the housing of the servo valve can advantageously be designed as a multi-part housing, with which an axial offset of components from one another can be compensated for. This possibility of compensating for manufacturing-related component tolerances and the good accessibility to the production of the sealing seat ensures simple and inexpensive manufacture of the servo valve proposed according to the invention.
Zeichnungdrawing
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben:The invention is described in more detail below with the aid of the drawing:
Es zeigt:It shows:
Figur 1 eine erste Ausführangsvariante eines als 3/2- Wege- Ventil ausgebildetenFigure 1 shows a first variant of a 3/2-way valve
Servoventiles mit führangsleckagefreiem Servoventilkolben,Servo valves with pilot valve pistons without leakage,
Figur 2 eine weitere Ausführungsvariante eines Servoventilkolbens eines 3/2- Servoventiles mit einem als Kegel-Dichtsitz ausgebildeten ersten Sitz und einem als Schieberdichtung ausgebildeten weiteren Sitz,2 shows a further embodiment variant of a servo valve piston of a 3/2 servo valve with a first seat designed as a conical sealing seat and a further seat designed as a slide seal,
Figur 3 eine Ausführungsvariante, eines 3/2-Servoventiles mit einem Servoventilkolben, an dem eine Steuerhülse aufgenommen ist und Figur 4 eine Ausführungsvariante eines 3/2-Servoventiles mit gestrecktem Servoventilkolben.Figure 3 shows a variant, a 3/2-servo valve with a servo valve piston on which a control sleeve is received and Figure 4 shows a variant of a 3/2-way servo valve with an elongated servo valve piston.
- Ausführungsvarianten- Design variants
Figur 1 ist eine erste Ausführungsvariante eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen 3/2- Servoventiles zur Ansteuerang eines einen Druckübersetzer enthaltenden Kraftstoffinjektors zu entnehmen.FIG. 1 shows a first embodiment variant of a 3/2 servo valve proposed according to the invention for controlling a fuel injector containing a pressure intensifier.
Über eine Druckquelle 1 und eine sich an diesen anschließenden Hochdruckzuleitung 2 wird ein Arbeitsraum 5 eines Druckübersetzers 3 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt. Der Arbeitsraum 5 ist permanent mit dem unter hohem Druck stehenden Kraftstoff der Drackquelle 1 beaufschlagt. Der Druckübersetzer 3 umfasst einen einteilig ausgebildeten Übersetzerkolben 4, welcher den Arbeitsraum 5 von einem Differenzdruckraum 6 (Rückraum) trennt. Der Übersetzerkolben 4 ist durch eine Rückstellfeder 8 beaufschlagt, die sich einerseits an einer in einem Injektorkörper 19 eingelassenen Stützscheibe 7 und andererseits an einer an einem Zapfen des Übersetzerkolbens 4 angebrachten Anschlagscheibe abstützt. Der Druckübersetzer 3 umfasst darüber hinaus einen Kompressi- onsraum 9 der über eine Überströmleitung 10 mit einem Steuerraum 12 für ein Einspritzventilglied 14 in Verbindung steht. Iα der Überströmleitung 10 vom Differenzdrackraum 6 (Rückraum) zum Steuerraum 12 für das Einspritzventilglied 14 ist eine erste Drosselstelle 11 aufgenommen.A working space 5 of a pressure booster 3 is acted upon by fuel under high pressure via a pressure source 1 and a high-pressure feed line 2 connected to it. The working space 5 is permanently pressurized with the fuel of the drain source 1, which is under high pressure. The pressure booster 3 comprises a one-piece booster piston 4, which separates the working space 5 from a differential pressure space 6 (rear space). The booster piston 4 is acted upon by a return spring 8, which is supported on the one hand on a support disk 7 embedded in an injector body 19 and on the other hand on a stop disk attached to a pin of the booster piston 4. The pressure booster 3 also includes a compression chamber 9 which is connected via an overflow line 10 to a control chamber 12 for an injection valve member 14. Iα of the overflow line 10 from the differential pressure chamber 6 (rear chamber) to the control chamber 12 for the injection valve member 14, a first throttle point 11 is added.
Im Steuerraum 12 für das Einspritzventilglied 14 ist ein Federelement 13 aufgenommen, welches eine Stirnseite des nadeiförmig ausgebildeten Einspritz ventilgliedes 14 beaufschlagt. Das Einspritzventilglied 14 umfasst eine Druckstufe, die von einem Druckraum 16 umschlossen ist. Der Druckraum 16 wird über einen Druckraumzulauf 17, welcher vom Kompressionsraum 9 des Drackübersetzers 3 abzweigt, mit unter übersetztem Druck ste- henden Kraftstoff beaufschlagt. Vom Differenzdrackraum 6 des Drackübersetzers 3 verläuft eine Absteuerleitung 21 in das erste Gehäuseteil 26 des Servoventilgehäuses 25. Die den Kompressionsraum 9 des Druckübersetzers 3 beaufschlagende Stirnfläche des Übersetzerkolben 4 ist durch Bezugszeichen 20 identifiziert. Aufgrand der Druckstufe am Einspritzventilglied 14 führt dieses bei Drackbeaufschlagung des Druckraums 16 eine Öff- nungsbewegung aus, so dass vom Druckraum 16 Kraftstoff entlang eines Ringspaltes Einspritzöffnungen 22 zuströmt und in einen Brennraum 23 einer selbstzündenden Verbren- nungskraftmaschine gelangt. Der das Einspritzventilglied 14 beaufschlagende Steuerraum 12 steht über eine zweite Drosselstelle 15 mit dem Kompressionsraum 9 des Drackübersetzers 3 in hydraulischer Verbindung.In the control chamber 12 for the injection valve member 14, a spring element 13 is received, which acts on an end face of the needle-shaped injection valve member 14. The injection valve member 14 comprises a pressure stage which is enclosed by a pressure chamber 16. The pressure chamber 16 is acted upon by a fuel under pressure, via a pressure chamber inlet 17, which branches off from the compression chamber 9 of the pressure converter 3. A control line 21 runs from the differential pressure chamber 6 of the pressure intensifier 3 into the first housing part 26 of the servo valve housing 25. The end face of the intensifier piston 4 which acts on the compression chamber 9 of the pressure intensifier 3 is identified by reference numeral 20. On the basis of the pressure stage on the injection valve member 14, this performs an opening movement when pressure is applied to the pressure chamber 16, so that fuel flows from the pressure chamber 16 along an annular gap into injection openings 22 and enters a combustion chamber 23 of a self-igniting internal combustion engine. The control chamber 12 acting on the injection valve member 14 is in a hydraulic connection via a second throttle point 15 with the compression chamber 9 of the pressure converter 3.
Oberhalb des Injektorkörpers 19 eines Kraftstoffinjektors 18 ist ein Servoventilgehäuse 25 angeordnet, welches ein Servoventil 24 aufnimmt. In der Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante ist das Servoventilgehäuse 25 zweiteilig ausgebildete und umfasst einen ersten Gehäuseteil 26 und einen zweiten Gehäuseteil 27. Die zweiteilige Ausbildung des Ser- voventilgehäuses 25 gemäß der in Figur 1 dargestellten Ausführangsvariante, erlaubt eine gute Zugänglichkeit zur Bearbeitung des Dichtsitzes und einer Schieberkante, wodurch sich eine einfache und kostengünstige Herstellbarkeit des Servoventils 24 ergibt.A servo valve housing 25 is arranged above the injector body 19 of a fuel injector 18 and accommodates a servo valve 24. In the embodiment variant shown in FIG. 1, the servo valve housing 25 is constructed in two parts and comprises a first housing part 26 and a second housing part 27. The two-part design of the servo valve housing 25 according to the embodiment variant shown in FIG. 1 allows good accessibility for machining the sealing seat and one Slider edge, which results in a simple and inexpensive manufacturability of the servo valve 24.
Von der Hochdrackzuleitung 2, über welche der Arbeitsraum 5 des Drackübersetzers 3 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt wird, zweigt eine Versorgungslei- tung 29 in das Ventilgehäuse 25 ab. Die Versorgungsleitung 29 mündet in einem ersten hydraulischen Raum 38 des ersten Gehäuseteiles 26 des Servoventilgehäuses 25. Der erste hydraulische Raum 38 umschließt einen Servoventilkolben 32, welcher einen Durchgangskanal 33 umfasst. Im Durchgangskanal 33 des Servoventilkolbens 32 ist eine dritte Drosselstelle 34 ausgebildet. Über den Durchgangskanal 33 strömt Kraftstoff vom ersten hyd- raulischen Raum 38 in einen Steuerraum 36 des Servoventiles 24. Eine Druckentlastung des Steuerraumes 36 erfolgt bei Betätigung eines Schaltventiles 30, bei dessen Öffnen Steuervolumen aus dem Steuerraum 36 über eine eine Ablaufdrosselstelle 37 (vierte Drosselstelle) enthaltenden Rücklauf mit einem weiteren niederdruckseitigen Rücklauf 31 verbunden wird und Kraftstoff in diesen ableitbar ist. Der Steuerraum 36 des Servoventiles 24 ist durch eine Stirnfläche 35 an der Oberseite des Servoventilkolbens 32 begrenzt. Dieser liegt am Kopf des Servoventilkolbens 32 einer in Öffnungsrichtung des Servoventilkolben 32 wirksamen Ringfläche, die vom im ersten hydraulischen Raum 38 herrschenden Druck beaufschlagt ist, gegenüber. Am Servoventilkolben 32 sind darüber hinaus ein erster Dichtsitz 40 in einem zweiten hydraulischen Raum 39 sowie eine Steuerkante 41 ausgebildet. Über den ersten Dichtsitz 40 wird die Verbindung zu einem Ablaufsteuerraum 42, von dem ein niederdruckseitiger Rücklauf 28 abzweigt, freigegeben bzw. verschlossen. Mittels der Steuerkante 41, der in der in Figur 1 dargestellten Ausführangsvariante des Servoventiles 24 als Schieberdichtkante 43 ausgebildet ist, wird der unter Systemdruck stehende erste hydraulische Raum 38 bei sich in vertikaler Richtung bewegendem Servoventilkolben 32 gegen den zweiten hydraulischen Raum 39 abgedichtet. Die beiden Rückläufe 28, 31 auf der Niederdruckseite werden möglichst zu einem Rücklauf, der in einen Kraftstofftank mündet, zusammengefasst. Zur Unterstützung der Bewegung des Servoventilkolben 32 im ersten Gehäuseteil 26 können - obwohl in Figur 1 nicht dargestellt - Federkräfte über Federn auf den Servoventilkolben 32 aufgebracht werden. Die in Figur 1 dargestellte erste Ausführangsvariante des Servoventiles 24 erlaubt einen extrem kompakt bauenden Aufbau des Servoventiles 24. Der erste Dichtsitz 40 des Servoventils 24 ist in der Darstellung gemäß Figur 1 als Flachsitz ausgebildet, könnte jedoch auch als Kegelsitz (vgl. Darstellung gemäß Figur 2) Kugelsitz oder auch als Schieberkante ausgebildet werden. In vorteilhafter Weise lässt sich durch die Ausbildung des ersten Dichtsitzes 40 als Flachsitz ein mehrteilig aufgebauter Ventilkörper 25 einsetzen. Mittels des als Flachsitz ausgebildeten ersten Dichtsitzes 40 lassen sich eventuell fertigungsbedingt auftretende Achsversatze problemlos ausgleichen. Ferner wird durch die im Steuerraum 36 des Servoventiles 24 aufgebrachte Schließkraft am Flachsitz des ersten Dichtsitzes 40 eine sehr hohe Flächenpressung und damit eine gute Abdichtung erzielt. Der erste Dichtsitz 40 kann entweder als Dichtkante oder als Dichtfläche ausgeführt sein. Die Dichtkraft kann dabei über die Drackfläche gegenüber dem Ablaufsteuer- räum 42 eingestellt werden. Dadurch ist bei Verwendung einer Dichtfläche eine optimale Auslegung der Flächenpressung möglich, wodurch sich einerseits sowohl eine ausreichende Dichtheit wie andererseits auch ein geringerer Verschleiß realisieren lassen.A supply line 29 branches off into the valve housing 25 from the high-pressure supply line 2, via which the working space 5 of the pressure intensifier 3 is pressurized with fuel under high pressure. The supply line 29 opens into a first hydraulic space 38 of the first housing part 26 of the servo valve housing 25. The first hydraulic space 38 encloses a servo valve piston 32, which comprises a through channel 33. A third throttle point 34 is formed in the through channel 33 of the servo valve piston 32. Fuel flows from the first hydraulic chamber 38 into a control chamber 36 of the servo valve 24 via the passage channel 33. The pressure in the control chamber 36 is relieved when a switching valve 30 is actuated, when it is opened, the control volume from the control chamber 36 is via an outlet throttle point 37 (fourth throttle point) containing return is connected to a further low-pressure side return 31 and fuel can be derived therein. The control chamber 36 of the servo valve 24 is delimited by an end face 35 on the upper side of the servo valve piston 32. At the head of the servo valve piston 32, this lies opposite an annular surface which is effective in the opening direction of the servo valve piston 32 and which is acted upon by the pressure prevailing in the first hydraulic chamber 38. A first sealing seat 40 in a second hydraulic chamber 39 and a control edge 41 are also formed on the servo valve piston 32. Via the first sealing seat 40, the connection to an outlet control chamber 42, from which a low-pressure-side return 28 branches off, is released or closed. By means of the control edge 41, which in the embodiment variant of the servo valve 24 shown in FIG. 1 is designed as a slide sealing edge 43, the first hydraulic chamber 38, which is under system pressure, is sealed against the second hydraulic chamber 39 when the servo valve piston 32 moves in the vertical direction. The two returns 28, 31 on the low-pressure side are combined to form one return, which opens into a fuel tank. To support the movement of the servo valve piston 32 in the first housing part 26, although not shown in FIG. 1, spring forces can be applied to the servo valve piston 32 via springs. The first embodiment variant of the servo valve 24 shown in FIG. 1 allows the servo valve 24 to have an extremely compact construction. In the illustration according to FIG. 1, the first sealing seat 40 of the servo valve 24 is designed as a flat seat, but could also be a conical seat (see illustration according to FIG. 2) ) Ball seat or also be designed as a slide edge. The design of the first sealing seat 40 as a flat seat advantageously allows a multi-part valve body 25 to be used. By means of the first sealing seat 40, which is designed as a flat seat, it is possible to compensate for axial misalignments which may occur during production. Furthermore, the closing force applied in the control chamber 36 of the servo valve 24 on the flat seat of the first sealing seat 40 results in a very high surface pressure and thus a good seal. The first sealing seat 40 can either be designed as a sealing edge or as a sealing surface. The sealing force can be adjusted via the drain surface in relation to the sequence control room 42. As a result, when using a sealing surface, an optimal design of the surface pressure is possible, whereby on the one hand sufficient sealing as well as less wear can be achieved.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführangsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ser- voventiles, wobei dessen erster Dichtsitz als Kegeldichtsitz ausgebildet ist.FIG. 2 shows a further embodiment variant of the servo valve proposed according to the invention, the first sealing seat of which is designed as a conical sealing seat.
Der Darstellung nach Figur 2 ist ebenfalls ein Kraftstoffinjektor 18 zu entnehmen, der einen Drackübersetzer 3 enthält. Der Arbeitsraum 5 des Drackübersetzers 3 wird über eine Druckquelle 1 (Cornmon Rail) via Hochdruckleitung 2 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgt. Im Unterschied zur Ausführung des Druckübersetzers 3 gemäß der Ausführangsvariante nach Figur 1 ist der Übersetzerkolben 4 des Drackübersetzers 3 gemäß den Darstellungen in Figur 2 mehrteilig ausgebildet. Im Injektorkörper 19 des Kraftstoffinjektors 18 ist eine Stützscheibe 7 eingelassen, welche eine obere Anschlagsfläche für den oberen Teil des mehrteilig ausgebildeten Übersetzerkolbens 4 darstellt. Der untere Teil des Übersetzerkolbens 4 ist durch eine sich gehäuseseitig abstützende Rückstellfeder 8 beaufschlagt; der Kompressionsraum 9 des Druckübersetzers 3 wird über die Stirnfläche 20 des unteren Teiles des Übersetzerkolbens 4 begrenzt. Vom Differenzdruckraum 6 (Rückraum) des Drackübersetzers 3 zweigt eine die erste Drosselstelle 11 enthaltende Überströmleitung 10 ab. Die Überströmleitung 10 verbindet den Differenzdrackraum 6 (Rückraum) des Drackübersetzers 3 mit dem Steuerraum 12 zur Steuerung der Hubbewegung des nadeiförmig ausgebildeten Einspritzventilgliedes 14. Vom Kompressionsraum 9 des Drackübersetzers 3 verläuft der Druckraumzulauf 17, der in den das Einspritzventilglied 14 umgebenden Druckraum 16 mündet. Das Einspritzventilglied 14 umfasst eine Drackstufe, welche eine hydraulisch wirksame Fläche aufweist. An dieser greift der im Druckraum 16 anstehende Kraftstoff druck an und öffnet das Einspritzventilglied 14, so dass Kraftstoff über beim Öffnen des Einspritzventilgliedes 14 freigegebene Einspritzöffnungen 22, die in den Brennraum 23 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine münden, eingespritzt wird.The illustration according to FIG. 2 also shows a fuel injector 18 which contains a drain converter 3. The working space 5 of the pressure converter 3 is supplied with fuel under high pressure via a pressure source 1 (Cornmon Rail) via high pressure line 2. In contrast to the design of the pressure booster 3 according to the embodiment variant according to FIG. 1, the booster piston 4 of the pressure booster 3 is of multi-part design as shown in FIG. In the injector body 19 of the fuel injector 18, a support disk 7 is embedded, which represents an upper stop surface for the upper part of the multi-part booster piston 4. The lower part of the booster piston 4 is acted upon by a return spring 8 which is supported on the housing side; the compression space 9 of the pressure booster 3 is limited by the end face 20 of the lower part of the booster piston 4. An overflow line 10 containing the first throttle point 11 branches off from the differential pressure space 6 (rear space) of the drain converter 3. The overflow line 10 connects the differential pressure chamber 6 (rear chamber) of the pressure intensifier 3 to the control chamber 12 for controlling the lifting movement of the needle-shaped injection valve element 14. The pressure chamber inlet 17 runs from the compression chamber 9 of the pressure intensifier 3 and opens into the pressure chamber 16 surrounding the injector element 14. The injection valve member 14 comprises a drain stage, which has a hydraulically effective surface. This is where the Pressure chamber 16 pending fuel pressure and opens the injection valve member 14, so that fuel is injected via opening of the injection valve member 14 injection openings 22, which open into the combustion chamber 23 of the self-igniting internal combustion engine.
Im Unterschied zu in Figur 1 dargestellte Ausführangsvariante ist im Steuerraum 12 für das Einspritzventilglied 14 ein Dämpfungskolben 51 aufgenommen. Der Dämpfungskolben 51 ist von einem vertikal verlaufenden Kanal 53 durchzogen. Der Kanal 53 steht über eine fünfte Drosselstelle 52 in der Wandlung des Dämpfungskolbens 51 mit dem Steuerraum 12 hydraulisch in Verbindung. Eine am Dämpfungskolben 51 ausgebildete Ringfläche 55 ist von einem sich gehäuseseitig abstützenden Federelement 54 beaufschlagt. Vom Steuerraum 12 für das Einspritzventilglied 14 verläuft eine Befüllleitung 56, welche ein Wieder- befüllventil 50 enthält, welches als Rückschlagventil ausgebildet sein kann, zum Kompressionsraum 9 des Druckübersetzers 3. Über die das Wiederbefüll ventil 50 enthaltende Be- fülUeitung 56 wird der Kompressionsraum 9 des Drackübersetzers 3 wieder mit Kraftstoff befüllt.In contrast to the embodiment variant shown in FIG. 1, a damping piston 51 is accommodated in the control chamber 12 for the injection valve member 14. The damping piston 51 is traversed by a vertically extending channel 53. The channel 53 is hydraulically connected to the control chamber 12 via a fifth throttle point 52 in the conversion of the damping piston 51. An annular surface 55 formed on the damping piston 51 is acted upon by a spring element 54 which is supported on the housing side. A filling line 56, which contains a refilling valve 50, which can be designed as a non-return valve, runs from the control chamber 12 for the injection valve member 14 to the compression chamber 9 of the pressure booster 3. Via the filling line 56 containing the refilling valve 50, the compression chamber 9 of the Discharge intensifier 3 refilled with fuel.
Das Servoventil 24 gemäß der in Figur 2 dargestellten Ausführangsvariante ist im Ventilkörper 25 aufgenommen. Das Servoventil 24 umfasst den Steuerraum 36, welcher über das Schaltventil 30 in den zweiten niederdrackseitigen Rücklauf 31 drackentlastbar ist. Zwischen Steuerraum 36 und dem Schaltventil 30 ist eine Ablaufdrossel 37 (vierte Drosselstelle) aufgenommen. Dem Steuerraum 36 im Ventilkörper 25 des Servoventiles 24 gegenüberliegend befindet sich der erste hydraulische Raum 38, welcher durch die Steuerkante 41 vom zweiten, hier kegelförmig konfigurierten zweiten hydraulischen Raum 39 getrennt ist. Der zweite hydraulische Raum 39 ist über die Absteuerleitung 21 mit dem Differenzdrackraum 6 (Rückraum) des Druckübersetzers 3 verbunden. Auch in der Ausführungsvariante des Servoventiles 24 gemäß Figur 2 ist die Steuerkante 41 als Schieberdichtkante 43 ausgebildet. Im Unterschied zur in Figur 1 dargestellten Ausführangsvariante des Servoventiles 24 ist der erste Dichtsitz 40 des Servoventilkolbens 32 als Kegelsitz ausgebildet. Bei geschlossenem ersten Dichtsitz 40 wird der unterhalb des Servoventilkolbens 32 im Ventilkörper 25 ausgebildete Ablaufsteuerraum 42 abgedichtet, so dass der erste niederdrack- seitige Rücklauf 28 verschlossen ist.The servo valve 24 according to the embodiment variant shown in FIG. 2 is accommodated in the valve body 25. The servo valve 24 comprises the control chamber 36, which can be relieved of pressure via the switching valve 30 into the second return line 31 on the low-pressure side. An outlet throttle 37 (fourth throttle point) is accommodated between the control chamber 36 and the switching valve 30. Opposite the control chamber 36 in the valve body 25 of the servo valve 24 is the first hydraulic chamber 38, which is separated by the control edge 41 from the second, here conically configured second hydraulic chamber 39. The second hydraulic chamber 39 is connected to the differential pressure chamber 6 (rear chamber) of the pressure booster 3 via the control line 21. In the embodiment variant of the servo valve 24 according to FIG. 2, the control edge 41 is also designed as a slide sealing edge 43. In contrast to the embodiment variant of the servo valve 24 shown in FIG. 1, the first sealing seat 40 of the servo valve piston 32 is designed as a conical seat. When the first sealing seat 40 is closed, the sequence control chamber 42 formed below the servo valve piston 32 in the valve body 25 is sealed, so that the first return 28 on the low-pressure side is closed.
In Abwandlung des Servoventilkolbens 32 gemäß der Darstellung in Figur 1, erfolgt eine Druckbeaufschlagung des Steuerraumes 36 und des ersten hydraulischen Raumes 38 parallel über die Versorgungsleitung 29, die vom Arbeitsraum 5 des Drackübersetzers 3 abzweigt. Mithin steht über die Versorgungsleitung 29 Systemdrack sowohl im ersten hydraulischen Raum 38, der über den zweiten Versorgungsleitungsabschnitt 58 beaufschlagt ist an als auch über einen ersten Versorgungsleitungsabschnitt 57, die dritte Drosselstelle 34 enthaltend, im Steuerraum 36 des Servoventiles 24 an. Aufgrand der Identität der Drücke im ersten hydraulischen Raum 38 sowie im Steuerraum 36 ist eine Führangsleckage entlang des Kopfes des Servoventilkolbens 32 ausgeschlossen. Der Servoventilkolben 32 ist im Ventilkörper 25 hochdruckdicht geführt. Im Ruhezustand steht innerhalb des Füh- rungsbereiches des Kopfes des Servoventilkolbens 32 an beiden Seiten, d.h. im Steuerraum 36 sowie im ersten hydraulischen Raum 38 Systemdrack an, so dass kein Leckagestrom auf die Niederdrucksseite auftritt. Der gesamte Bereich des Servokolbens 32, d.h. der Steuerraum 36, der erste hydraulische Raum 38 sowie der zweite hydraulische Raum 39 sowie die Steuerkante 41 ist über den im zweiten hydraulischen Raum 39 ausgebildeten ersten Dichtsitz 40 führangsleckagefrei gegen den Ablaufsteuerraum 42 und damit gegen den ersten niederdruckseitigen Rücklauf 28 abgedichtet.In a modification of the servo valve piston 32 as shown in FIG. 1, the control chamber 36 and the first hydraulic chamber 38 are pressurized in parallel via the supply line 29, which branches off from the working chamber 5 of the drain intensifier 3. The system line is therefore via the supply line 29 both in the first hydraulic space 38, which is acted upon by the second supply line section 58, and via a first supply line section 57, the third throttle point 34 containing, in the control chamber 36 of the servo valve 24. Based on the identity of the pressures in the first hydraulic chamber 38 and in the control chamber 36, a guide leakage along the head of the servo valve piston 32 is excluded. The servo valve piston 32 is guided in the valve body 25 in a high-pressure-tight manner. In the idle state, system pressure is present on both sides within the guide region of the head of the servo valve piston 32, ie in the control chamber 36 and in the first hydraulic chamber 38, so that no leakage current occurs on the low-pressure side. The entire area of the servo piston 32, that is to say the control chamber 36, the first hydraulic chamber 38 and the second hydraulic chamber 39 and the control edge 41, is free of guide leakage against the sequence control chamber 42 and thus against the first low-pressure side via the first sealing seat 40 formed in the second hydraulic chamber 39 Return 28 sealed.
Die prinzipielle Arbeitsweise des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kraftstoffinjektors, der über das Servoventil 24 angesteuert wird, wird anhand der Darstellung gemäß Figur 1 beschrieben.The basic mode of operation of the fuel injector proposed according to the invention, which is controlled via the servo valve 24, is described with reference to the illustration in FIG. 1.
Der Arbeitsraum 5 des Druckübersetzers 3 ist ständig mit der Druckquelle 1 verbunden und steht ständig unter dem dort herrschenden Druckniveau. Der Kompressionsraum 9 des Drückübersetzers 3 ist über den Druckraumzulauf 17 ständig mit dem Druckraum 16, der das Einspritzventilglied 14 umgibt, verbunden. Der Druckübersetzer 3 umfasst darüber hinaus den Differenzdruckraum 6 (Rückraum) der zur Steuerung des Druckübersetzers 3 entweder mit Systemdrack, d.h. dem in der Drackquelle 1 herrschenden Druckniveau beaufschlagt oder von diesem abgetrennt in den niederdruckseitigen Rücklauf 28 druckentlastet wird. Im deaktivierten Zustand ist der Differenzdrackraum 6 (Rückraum) des Druck- Übersetzers 3 über die Absteuerleitung 21, die geöffneten Steuerkante 41, die Versorgungsleitung 29 mit dem Druckspeicher 1 verbunden, so dass die Drücke im Arbeitsraum 5 und im Differenzdrackraum 6 (Rückraum) des Drackübersetzers einander entsprechen und der Übersetzerkolben 4 ausgeglichen ist und keine Drackverstärkung stattfindet.The working space 5 of the pressure booster 3 is constantly connected to the pressure source 1 and is constantly below the pressure level prevailing there. The compression chamber 9 of the pressure intensifier 3 is continuously connected to the pressure chamber 16, which surrounds the injection valve member 14, via the pressure chamber inlet 17. The pressure intensifier 3 also includes the differential pressure space 6 (rear space) which is used to control the pressure intensifier 3 either with a system pack, i.e. is applied to the pressure level prevailing in the drain source 1 or is separated from it in the low pressure-side return 28 is relieved of pressure. In the deactivated state, the differential pressure chamber 6 (rear chamber) of the pressure translator 3 is connected to the pressure accumulator 1 via the discharge line 21, the open control edge 41, the supply line 29, so that the pressures in the working chamber 5 and in the differential pressure chamber 6 (rear chamber) of the pressure translator correspond to each other and the booster piston 4 is balanced and no boost boost takes place.
Zur Aktivierung des Druckübersetzers 3 erfolgt eine Drackentlastung des Differenzdruckraumes 6 (Rückraum). Um diese Drackentlastung herbeizuführen, wird das Schaltventil 30 aktiviert, d.h. geöffnet und der Steuerraum 36 des Servoventiles 24 in den niederdruckseitigen Rücklauf 31 über die Ablaufdrosselstelle 37 drackentlastet. Aufgrand des fallenden Druckes im Steuerraum 36 bewegt sich der Servoventilkolben 32 in vertikaler Richtung nach oben, bewegt durch die an der öffnenden Fläche 44 im ersten hydraulischen Raum 38 angreifende Druckkraft. Dadurch wird der erste Dichtsitz 40 geöffnet, während die Steuerkante 41 geschlossen wird, da die Schieberkante 43 die dieser gegenüberliegenden Gehäusekante des Ventilkörpers 25 überdeckt. Durch die Auslegung der Drosselstelle 34 im Durchgangskanal 33 des Servoventilkolbens 32 und die Ablaufdrossel 37 ist die Bewe- gungsgeschwindigkeit des Servoventilkolbens 32 bei seiner Öffnungsbewegung beliebig einstellbar. Aufgrund der definierten öffnenden Fläche 44 an der Unterseite des Kopfes des Servoventiles 24, steht am Servoventilkolben 32 ständig eine diesen in Öffnungsrichtung beaufschlagende Druckkraft an. Dadurch lässt sich eine exakte Bewegung des Servoventil- kolbens 32 und damit ein stabiles Verharren desselben am Öffnungsanschlag im geöffneten Zustand des Servoventilkolbens 32 herbeiführen.To activate the pressure booster 3, the differential pressure chamber 6 (rear space) is relieved of pressure. In order to bring about this pressure relief, the switching valve 30 is activated, ie opened, and the control chamber 36 of the servo valve 24 is pressure-relieved into the low-pressure side return 31 via the outlet throttle point 37. Due to the falling pressure in the control chamber 36, the servo valve piston 32 moves upwards in the vertical direction, moved by the pressure force acting on the opening surface 44 in the first hydraulic chamber 38. As a result, the first sealing seat 40 is opened while the control edge 41 is closed, since the slide edge 43 covers the housing edge of the valve body 25 opposite this. The design of the throttle point 34 in the through channel 33 of the servo valve piston 32 and the outlet throttle 37 means that the movement supply speed of the servo valve piston 32 is freely adjustable during its opening movement. Due to the defined opening surface 44 on the underside of the head of the servo valve 24, a pressure force acting on the servo valve piston 32 in the opening direction is constantly present. This allows an exact movement of the servo valve piston 32 and thus a stable persistence of the same at the opening stop in the open state of the servo valve piston 32.
Bei in seiner Öffnungsstellung befindlichen Servoventilkolbens 32 erfolgt eine Abkopplung des Differenzdruckraumes 6 (Rückraum) des Druckübersetzers 3 vom Systemdruck, d.h. des im Druckspeicher 1 herrschenden Druckniveaus. Bei geschlossener Steuerkante 41 erfolgt ein Abströmen einer Steuermenge aus dem Differenzdrackraum 6 (Rückraum) über die Absteuerleitung 21 in den zweiten hydraulischen Raum 39, über den geöffneten ersten Dichtsitz 40 in den Ablaufsteuerraum 42. Von diesem strömt die aus dem Differenzdrackraum 6 (Rückraum) abgesteuerte Kraftstoffmenge in den niederdruckseitigen Rücklauf 28 ab.When the servo valve piston 32 is in its open position, the differential pressure space 6 (rear space) of the pressure booster 3 is decoupled from the system pressure, i.e. of the pressure level prevailing in the pressure accumulator 1. When the control edge 41 is closed, a control quantity flows out of the differential pressure chamber 6 (rear chamber) via the control line 21 into the second hydraulic chamber 39, and via the opened first sealing seat 40 into the drain control chamber 42. From there, the one controlled from the differential pressure chamber 6 (rear chamber) flows Fuel quantity in the low-pressure side return 28.
Aufgrand der Einfahrbewegung der Stirnfläche 20 des Übersetzerkolbens 4 in den Kompressionsraum 9, erfolgt in diesem eine Druckerhöhung, so dass über den Druckraumzulauf 17 entsprechend des Übersetzungsverhältnisses des Druckübersetzers 3 unter erhöhtem Druck stehender Kraftstoff dem Drackraum 16, der das Einspritzventilglied 14 umgibt, zuströmt. Aufgrund der am Einspritzventilglied 14 im Bereich des Druckraumes 16 ausgebildeten Druckstufe öffnet dieses entgegen der Wirkung der Feder 13, so dass die Einspritzdüsen 22 am brennraumseitigen Ende des Kraftstoffinjektors 18 geöffnet werden und Kraftstoff in den Brennraum 23 der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt werden kann. Bei vollständig geöffnetem Einspritzventilglied 14 wird die zweite Drosselstelle 15 zwischen dem Steuerraum 12 und dem Kompressionraum 9 des Druckübersetzers 3 verschlossen, so dass sich während des Einspritzvorganges kein Verluststrom einstellt.On the basis of the entry movement of the end face 20 of the booster piston 4 into the compression chamber 9, there is an increase in pressure therein, so that fuel under increased pressure flows into the pressure chamber 16, which surrounds the injection valve member 14, via the pressure chamber inlet 17 in accordance with the transmission ratio of the pressure booster 3. Due to the pressure stage formed on the injection valve member 14 in the area of the pressure chamber 16, the latter opens against the action of the spring 13, so that the injection nozzles 22 at the end of the fuel injector 18 on the combustion chamber side are opened and fuel can be injected into the combustion chamber 23 of the internal combustion engine. When the injection valve member 14 is completely open, the second throttle point 15 between the control chamber 12 and the compression chamber 9 of the pressure booster 3 is closed, so that no leakage current occurs during the injection process.
Zum Beenden des Einspritzvorganges erfolgt eine erneute Betätigung des Schaltventiles 30, dieses wird in seine Schließstellung gefahren, so dass sich im Steuerraum 36 über den Durchgangskanal 33, den ersten hydraulischen Raum 38 und die in diesen mündende Versorgungsleitung 29 der im Drackspeicher 1 herrschende Systemdrack aufbaut. Durch die sich im Steuerraum 36 aufbauende Druckkraft bewegt sich der Servoventilkolben 32 nach unten in seine Ausgangsstellung, wobei der erste Dichtsitz 40 zum niederdrucksseitigen Rücklauf 28 verschlossen und die Steuerkante 41 geöffnet wird. Da die Stirnfläche 35, auf welche der im Steuerraum 36 herrschende Druck einwirkt, größer bemessen ist als die öffnende Drackfläche 44 im ersten hydraulischen Raum 38, wird eine definierte und schnell ablaufende Schließbewegung des Servoventilkolbens 32 in seine Schließstellung erreicht. Zu Unterstützung der Hubbewegung des Servoventilkolbens 32 könnten auch zusätzliche Federn im 1. Gehäuseteil 26 angeordnet werden.To end the injection process, the switching valve 30 is actuated again, and this is moved into its closed position, so that in the control chamber 36 via the passage 33, the first hydraulic chamber 38 and the supply line 29 opening into it, the system pressure prevailing in the accumulator 1 is built up. Due to the pressure force building up in the control chamber 36, the servo valve piston 32 moves downward into its starting position, the first sealing seat 40 being closed to the return 28 on the low pressure side and the control edge 41 being opened. Since the end face 35, on which the pressure prevailing in the control chamber 36 acts, is dimensioned larger than the opening drain surface 44 in the first hydraulic chamber 38, a defined and rapid closing movement of the servo valve piston 32 into its closed position is achieved. To support the lifting movement of the servo valve piston 32, additional springs could also be arranged in the first housing part 26.
Im Differenzdrackraum 6 (Rückraum) des Drackverstärkers und im Steuerraum 12, über welchen das Einspritzventilglied 14 gesteuert wird, erfolgt jetzt ein Druckaufbau auf das im Druckspeicher 1 herrschende Druckniveau über die Versorgungsleitung 29, die von der Hochdrackzuleitung 2 des Hochdrackspeicher 1 abzweigt, die geöffneten Steuerkante 41, den zweiten hydraulischen Raum 39 und die Absteuerleitung 21, die in den Differenzdrackraum 6 (Rückraum) mündet. Von dort erfolgt ein Drackaufbau über die Überström- leitung 10, die die erste Drosselstelle 11 enthält in den Steuerraum 12.In the differential pressure chamber 6 (rear chamber) of the drain amplifier and in the control chamber 12, via which the injection valve member 14 is controlled, pressure is now built up to the pressure level prevailing in the pressure accumulator 1 via the supply line 29, which branches off from the high-pressure supply line 2 of the high-pressure accumulator 1, the open control edge 41, the second hydraulic chamber 39 and the control line 21, which opens into the differential pressure chamber 6 (rear chamber). From there, a drain build-up takes place via the overflow line 10, which contains the first throttle point 11, into the control chamber 12.
Gleichzeitig erfolgt bei Druckaufbau im Differenzdrackraum 6 (Rückraum) des Drackübersetzers eine Wiederbefüllung des Kompressionsraumes 9 über die vom Steuerraum 12 zur Betätigung des Einspritzventilgliedes 14 abzweigende Leitung, in welcher die zweite Drosselstelle 15 ausgebildet ist.At the same time, when the pressure in the differential pressure chamber 6 (rear chamber) of the pressure intensifier builds up, the compression chamber 9 is refilled via the line branching from the control chamber 12 for actuating the injection valve member 14, in which the second throttle point 15 is formed.
Der erste Dichtsitz 40 kann sowohl als Flachsitz, welcher eine hohe Flächenpressung ermöglicht, als auch als Kegelsitz (Vergleiche darstellen gemäß Figur 2) als Kugelsitz oder als Schieberkante ausgebildet werden. Über den in Figur 1 dargestellten Flachsitz als ersten Dichtsitz 40 lässt sich ein eventuell fertigungsbedingt auftretender Achsversatz ausgleichen. Über das im Steuerraum 36 anstehende hohe Druckniveau erfolgt die Erzeugung einer ausreichenden Schließkraft, so dass am ersten Dichtsitz 40 in dessen Schließstellung eine hohe Flächenpressung entsteht und damit eine gute Abdichtwirkung gewährleistet bleibt.The first sealing seat 40 can be designed both as a flat seat, which enables a high surface pressure, and as a conical seat (see comparisons according to FIG. 2) as a ball seat or as a slide edge. An axial offset that may occur due to production can be compensated for via the flat seat shown in FIG. 1 as the first sealing seat 40. A sufficient closing force is generated via the high pressure level present in the control chamber 36, so that a high surface pressure is created on the first sealing seat 40 in its closed position and a good sealing effect is thus ensured.
Mit der in Figur 2 dargestellten Ausführungsvariante unter Verwendung eines Dämpfungskolbens 51, welcher das Einspritzventilglied 14 beaufschlagt, lässt sich eine Reduktion der Öffnungsgeschwindigkeit des nadeiförmig ausbildbaren Einspritzventilgliedes 14 erzielen. Das Dämpfungsverhalten des Dämpfungskolbens 51 lässt sich durch die Dimensionierung von diesem beaufschlagenden Federelement 54 als auch durch die Dimensionierung des in der Wandung des Dämpfungskolbens 51 ausgebildeten Drosselelementes 52 einstellen. Gemäß der in Figur 2 dargestellten Ausführangsvariante erfolgt die Wiederbefüllung des Kompressionsraumes 9 des Drackübersetzers 3 nicht über die zweite Drosselstelle 15 wie in der Ausführangsvariante gemäß Figur 1, sondern über eine vom Steuerraum 12 des Ein- spritzventilgliedes 14 abzweigende BefülUeitung 56 in der ein als Rückschlagventil ausgebildetes Wiederbefüllventil 50 aufgenommen ist. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene 3/2-Servoventil 24 kann zur Steuerung sämtlicher Druckübersetzer 3 eingesetzt werden, die über eine Druckänderang ihres Differenzdrack- raumes 6 (Rückraums) angesteuert werden.With the embodiment variant shown in FIG. 2 using a damping piston 51, which acts on the injection valve member 14, a reduction in the opening speed of the needle-shaped injection valve member 14 can be achieved. The damping behavior of the damping piston 51 can be adjusted by the dimensioning of this spring element 54 acting on it as well as by the dimensioning of the throttle element 52 formed in the wall of the damping piston 51. According to the embodiment variant shown in FIG. 2, the compression chamber 9 of the pressure intensifier 3 is not refilled via the second throttle point 15 as in the embodiment variant according to FIG. 1, but via a filling line 56 branching off from the control chamber 12 of the injection valve member 14, in which a check valve Refill valve 50 is added. The 3/2-servo valve 24 proposed according to the invention can be used to control all pressure intensifiers 3, which are actuated via a pressure change in their differential pressure chamber 6 (rear chamber).
Figur 3 ist eine Ausführangsvariante eines 3/2-Servoventils mit einem Servoventilkolben zu entnehmen, an dem eine Steuerhülse aufgenommen ist.FIG. 3 shows an embodiment variant of a 3/2 servo valve with a servo valve piston, on which a control sleeve is received.
Die in Figur 3 dargestellte Ausführungsvariante eines Kraftstoffinjektors 18 mit Druckübersetzer 3 wird über eine Hochdruckquelle 1 über die Hochdruckzuleitung 2 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt. Über die Hochdruckleitung 2 wird der Arbeitsraum 5 des Druckübersetzers 3 mit Systemdrack befüllt, in welchem eine Rückstellfeder 8 aufgenommen ist, die sich einerseits an einer Stützscheibe 7 abstützt und andererseits über eine Anschlagfläche den Übersetzerkolben 4 vorspannt, der den Arbeitsraum 5 vom Differenzdrackraum 6 trennt. Die Stirnseite 20 des Übersetzerkolbens 4 begrenzt den Kompressionsraum 9, von welchem bei Aktivierang des Druckübersetzers 3 über den Drackraumzulauf 17 der Drackraum 16 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt wird.The embodiment variant shown in FIG. 3 of a fuel injector 18 with pressure intensifier 3 is acted upon by a high pressure fuel 1 via the high pressure supply line 2 with fuel under high pressure. Via the high-pressure line 2, the working space 5 of the pressure booster 3 is filled with system pressure, in which a return spring 8 is accommodated, which is supported on the one hand on a support disk 7 and, on the other hand, prestresses the booster piston 4, which separates the working space 5 from the differential pressure space 6. The end face 20 of the booster piston 4 delimits the compression space 9, from which, when the pressure booster 3 is activated, the fuel space 16 is acted upon by the fuel chamber 16 via the pressure chamber inlet 17.
Die in Figur 3 dargestellte Ausführungsvariante des Kraftstoffinjektors 18 umfasst den Steuerraum 12, welcher von einer Steuerraumhülse 62 begrenzt ist. Die Steuerraumhülse 62 ist über die Feder 13 vorgespannt, wobei die Feder 13 sich an einem Bund des Einspritzventilgliedes 14 abstützt. Am Einspritzventilglied 14 sind unterhalb des Bundes als Anschliffe ausgebildete Zulaufflächen 64 ausgebildet. Über diese Zulaufflächen 64 strömt der Kraftstoff vom Druckraum Einspritzöffnungen 22 zu, die in den Brennraum 23 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine münden. Der Steuerraum 12 des Kraftstoffinjektors 18 wird einerseits über eine erste Drosselstelle 11, die vom Drackraumzulauf 17 abzweigt mit Kraftstoff beaufschlagt; die Druckentlastung des Steuerraumes 12 erfolgt über die zweite Drosselstelle 15 bei Betätigung eines Schaltventiles 60. Wird das Schaltventil 60 betätigt, so wird eine Absteuermenge über die zweite Drosselstelle 15 in einen Injektorrücklauf 61 abgeleitet.The embodiment variant of the fuel injector 18 shown in FIG. 3 includes the control chamber 12, which is delimited by a control chamber sleeve 62. The control chamber sleeve 62 is prestressed via the spring 13, the spring 13 being supported on a collar of the injection valve member 14. On the injection valve member 14, inlet surfaces 64 designed as polished sections are formed below the collar. Via these inlet surfaces 64, the fuel flows in from the pressure chamber to injection openings 22 which open into the combustion chamber 23 of the self-igniting internal combustion engine. The control chamber 12 of the fuel injector 18 is supplied with fuel on the one hand via a first throttle point 11 which branches off from the pressure chamber inlet 17; the pressure relief of the control chamber 12 takes place via the second throttle point 15 when a switching valve 60 is actuated. If the switching valve 60 is actuated, a discharge quantity is derived via the second throttle point 15 into an injector return 61.
Der Druckübersetzer 3 gemäß der in Figur 3 dargestellten Ausführungsvariante wird über das Servoventil 24 betätigt. Das Servoventil 24 umfasst den Ventilkolben 32, welcher einen Servoventilkolbenabschnitt 65 aufweist. Der Servoventilkolben 32, 65 wird über die Drackbeaufschlagung bzw. Druckentlastung des Steuerraumes 36 gesteuert. Druckseits wird der Steuerraum 36 des Servoventiles 24 über den ersten Versorgungsleitungsabschnitt 57, in welchem die Drosselstelle 34 aufgenommen ist, mit unter hohem Drack stehenden Kraftstoff beaufschlagt. Eine Druckentlastung des Steuerraumes 36 des Servoventiles 24 erfolgt über eine Betätigung des Schaltventiles 30. Bei dessen Betätigung strömt ein Ab- steuervolumen aus dem drackentlasteten Steuerraum 36 des Servoventiles 24 über die Ablaufdrossel 37 (4. Drosselstelle) in den niederdruckseitig vorgesehenen Rücklauf 31 ab.The pressure intensifier 3 according to the embodiment variant shown in FIG. 3 is actuated via the servo valve 24. The servo valve 24 comprises the valve piston 32, which has a servo valve piston section 65. The servo valve piston 32, 65 is controlled via the pressurization or pressure relief of the control chamber 36. On the pressure side, the control chamber 36 of the servo valve 24 is acted upon by fuel under high pressure via the first supply line section 57, in which the throttle point 34 is accommodated. The control chamber 36 of the servo valve 24 is depressurized by actuating the switching valve 30. Control volume from the pressure-relieved control chamber 36 of the servo valve 24 via the outlet throttle 37 (4th throttle point) into the return 31 provided on the low-pressure side.
Das Servoventil 24 umfasst ein Gehäuse 25, welches mehrere Gehäuseteile 26, 27 umfasst.The servo valve 24 comprises a housing 25 which comprises a plurality of housing parts 26, 27.
Der Servoventilkolben 32, 65 ist von dem ersten hydraulischen Raum 38 sowie dem zweiten hydraulischen Raum 39 umschlossen. Der erste hydraulische Raum 38 wird über die Versorgungsleitung 29, die von der Hochdruckleitung 2 abzweigt, mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt. In den zweiten hydraulischen Raum 39 mündet die Ab- steuerleitung 21, über welche eine Drackentlastung des Differenzdruckraumes 6 (Rückraum) des Drackübersetzers 3 erfolgt.The servo valve piston 32, 65 is enclosed by the first hydraulic space 38 and the second hydraulic space 39. The first hydraulic chamber 38 is supplied with fuel under high pressure via the supply line 29, which branches off from the high-pressure line 2. The control line 21 opens into the second hydraulic chamber 39, via which the differential pressure chamber 6 (rear chamber) of the drain converter 3 is relieved of pressure.
Der Servoventilkolben 32 umfasst darüber hinaus die hydraulische Fläche 44, an welcher eine den Servoventilkolben 32 in Öffnungsstellung bewegende Druckkraft bei Druckentlas- tung des Steuerraumes 36 des Servoventiles 24 angreift. Im Servoventilkolbenabschnitt 65 sind erste Aussparungen 63 ausgebildet, welche Schieberdichtkanten 43 aufweisen. Die Schieberdichtkanten 43 der ersten Aussparungen 63 wirken mit einer am zweiten Gehäuseteil 27 ausgebildeten Steuerkante 41 zusammen. Am Servoventilkolbenabschnitt 65 ist eine Steuerhülse 67 aufgenommen, die durch eine Steuerhülsenfeder 68 vorgespannt ist, die sich ihrerseits am ersten Gehäuseteil 26 des Servoventilgehäuses 25 abstützt. Die Steuerhülse 67 weist einen Hülsenaussparung 71 auf. Der erste Dichtsitz 40 gemäß der in Figur 3 dargestellten Ausführungsvariante ist als Flachsitz beschaffen und dichtet den Absteuerraum 42 (Niederdruckraum) gegen den niederdruckseitigen Rücklauf 28 ab. Die Funktionsweise der in Figur 3 dargestellten Ausführangsvariante des über das Servoventil 24 angesteuerten Kraftsoffinjektors 18 mit Druckübersetzer 3 stellt sich wie folgt dar:The servo valve piston 32 also comprises the hydraulic surface 44, on which a pressure force which moves the servo valve piston 32 in the open position acts when the control chamber 36 of the servo valve 24 is relieved of pressure. First recesses 63, which have slide sealing edges 43, are formed in the servo valve piston section 65. The slide sealing edges 43 of the first recesses 63 interact with a control edge 41 formed on the second housing part 27. On the servo valve piston section 65, a control sleeve 67 is received, which is biased by a control sleeve spring 68, which in turn is supported on the first housing part 26 of the servo valve housing 25. The control sleeve 67 has a sleeve recess 71. The first sealing seat 40 according to the embodiment variant shown in FIG. 3 is designed as a flat seat and seals the control chamber 42 (low-pressure chamber) against the return 28 on the low-pressure side. The functioning of the embodiment variant shown in FIG. 3 of the fuel injector 18 controlled by the servo valve 24 with pressure intensifier 3 is as follows:
Im Ausgangszustand herrscht im Steuerraum 36 des Servoventiles 24 Systemdruck, der bei geschlossenem Schaltventil 30 im Steuerraum 36 über die dritte Drosselstelle 34 ansteht. Durch die Druckkraft innerhalb des Steuerraumes 36 des Servoventilkolbens, die auf die Stirnfläche 35 des Servoventilkolbens 32 wirkt und welche größer ist als die öffnende Druckkraft, die über die hydraulische in Öffnungsrichtung wirksame Fläche 44 am Servoventilkolben 32 ansteht, wird der Servoventilkolben 32 in seine untere Position gefahren. In dieser Position stehen die Steuerkante 41 und die Schieberdichtkante 43 am Servoventilkolbenabschnitt 65 offen, wohingegen die Schieberdichtung 69 am Servoventilkolbe- nabschnitt 65 geschlossen ist. Ferner ist befindet sich der erste Dichtsitz 40 gegen den Absteuerraum 42 (Niederdrackraum) in seiner geschlossenen Position. Da der zweite hydraulische Raum 39 durch den ersten Dichtsitz 40 gegenüber dem Absteuerraum 42 (Niederdruckraum) abgedichtet ist, entsteht bei geschlossenem Servoventilkolben 32, 65 kein Leckagestrom in den niederdruckseitigen Rücklauf 28, wodurch geringere Anforderungen an die Führangsleckage (Führungslänge und Spiel) der am Servoventilkolbenabschnitt 65 aufgenommenen Steuerhülse 67 gestellt werden können.In the initial state, there is system pressure in the control chamber 36 of the servo valve 24, which is present in the control chamber 36 via the third throttle point 34 when the switching valve 30 is closed. Due to the pressure force within the control chamber 36 of the servo valve piston, which acts on the end face 35 of the servo valve piston 32 and which is greater than the opening pressure force, which is applied to the servo valve piston 32 via the hydraulic surface 44 acting in the opening direction, the servo valve piston 32 is in its lower position hazards. In this position, the control edge 41 and the slide sealing edge 43 on the servo valve piston section 65 are open, whereas the slide seal 69 on the servo valve piston section 65 is closed. Furthermore, the first sealing seat 40 is located in its closed position against the control chamber 42 (low-pressure chamber). Since the second hydraulic chamber 39 is sealed off from the control chamber 42 (low-pressure chamber) by the first sealing seat 40, when the servo valve piston 32, 65 is closed, there is no leakage flow into the return 28 on the low-pressure side, which means lower requirements the guide leakage (guide length and play) of the control sleeve 67 received on the servo valve piston section 65 can be set.
Der erste Dichtsitz 40 kann in vielfältiger Weise gestaltet werden. Neben der in Figur 3 dargestellten Ausbildung des ersten Dichtsitzes 40 als Flachsitz, kann dieser gemäß den Ausführungsvarianten, die in Figur 2 dargestellt ist, auch als Kegelsitz oder Kugelsitz ausgebildet werden. Besonders vorteilhaft ist die in Figur 3 dargestellte Ausführung des ersten Dichtsitzes 40 als Flachsitz in Verbindung mit einem mehrteilig ausgebildetem Servoventilgehäuse 25. Durch einen mehrteiligen Ventilkörper, wie Gehäuseteile 26, 27 sowie 66 umfassend, lässt sich eine einfache Fertigung des Ventilsitzes des ersten Dichtsitzes 40 erreichen. Durch den in Figur 3 dargestellten Flachsitz wird ein eventuell auftretender Achsversatz der Ventilkörper zueinander ausgeglichen. Die in Figur 3 dargestellte Ausführangsvariante weist zudem eine große schließende Druckkraft, ausgeübt durch den im Steuerraum 36 anstehenden Kraftstoff drack auf den ersten Dichtsitz 40 auf, wodurch sich an diesem eine hohe Flächenpressung und damit eine hervorragende Dichtwirkung einstellt.The first sealing seat 40 can be designed in a variety of ways. In addition to the configuration of the first sealing seat 40 shown in FIG. 3 as a flat seat, it can also be designed as a conical seat or a ball seat in accordance with the embodiment variants shown in FIG. 2. The embodiment of the first sealing seat 40 shown in FIG. 3 as a flat seat in connection with a multi-part servo valve housing 25 is particularly advantageous. A multi-part valve body, such as housing parts 26, 27 and 66, makes it easy to manufacture the valve seat of the first sealing seat 40 , A possible misalignment of the valve bodies relative to one another is compensated for by the flat seat shown in FIG. The embodiment variant shown in FIG. 3 also has a large closing pressure force, exerted by the fuel present in the control chamber 36, on the first sealing seat 40, as a result of which a high surface pressure and thus an excellent sealing effect are established.
Im Ruhezustand des Servoventiles 24 ist der Differenzdrackraum (Rückraum) 6 des Druckübersetzers 3 über die ersten Aussparungen 63 am Servoventilkolben 65, sowie den ersten hydraulischen Raum 38 mit Systemdruck beaufschlagt und der Drackübersetzer 3 bleibt aufgrund der hydraulischen Verbindung zwischen dem zweiten hydraulischen Raum 39 die Absteuerleitung 21 mit dem Differenzdrackraum verbunden. Aufgrand des gleichen Drackniveaus im Differenzdrackraum 6 und dem Arbeitsraum 5 ist der Drackübersetzer 3 deaktiviert. Bei Ansteuerung des Schaltventiles 30 erfolgt eine Druckentlastung des Steuer- raumes 36 des Servoventils 24, wodurch der Servoventilkolben 32, 65 öffnet. Aufgrund der über den ersten hydraulischen Raum 38 an der hydraulischen Fläche 44 angreifenden Öffnungskraft erfolgt ein exaktes Öffnen des Servoventilkolbens 32. Beim Öffnen wird zuerst der erste Dichtsitz 40 geöffnet und die Schieberdichkante 43 in Überdeckung mit der Steuerkante 41 gebracht. Die Steuerhülse 67 wird nun durch die hydraulische Druckkraft im zweiten hydraulischen Raum 39 an das dritte Gehäuseteil 66 angestellt, wodurch eine hochdruckdichte Verbindung erreicht wird. Erst danach erfolgt ein Öffnen der Schieberdichtung 69, wenn der Servoventilkolbenabschnitt 65 die Hülsenaussparang 71 freigibt. Dadurch entsteht kein Kurzschlussleckagestrom aus dem ersten hydraulischen Raum 38 in den Rücklauf. Der Differenzdrackraum 6 (Rückraum) des Druckverstärkers 3 ist nunmehr über den zweiten hydraulischen Raum 39, die Schieberdichtung 69, den ersten Dichtsitz 40 und den Absteuerraum 42 (Niederdruckraum) mit dem niederdruckseitigen Rücklauf 28 verbunden und der Druckübersetzer 3 somit aktiviert. Wird hingegen das Schaltventil 30 wieder geschlossen, so bewegt sich der Servoventilkolben 32, 65 durch die in Schließrichtung wirkende hydraulische Druckkraft im Steuerraum 36 in seine Ausgangsstellung. Durch die hydraulische Schließkraft wird eine exakt definierte Schließbewegung über den gesamten Bereich des Servoventilkolbens 32, 65 gewähr- leistet. Zusätzlich kann zur Unterstützung der Schließbewegung eine Federkraft vorgesehen werden. Beim Schließen des Servoventilkolbens 32, 65 erfolgt zunächst ein Schließen der Schieberdichtung 69. Dadurch wird der Differenzdrackraum 6 (Rückraum) des Drackübersetzers 3 vom niederdruckseitigen Rücklauf 28 abgekoppelt. Erst nach einem weiteren Schließhub und damit nach einer Verzugszeit t1; erfolgt ein Öffnen der Steuerkanten 41, 43, so dass der Drackübersetzer 3 vollständig deaktiviert ist. Anschließend wird der erste Dichtsitz 40 geschlossen.In the idle state of the servo valve 24, the differential pressure chamber (rear chamber) 6 of the pressure booster 3 is pressurized with system pressure via the first recesses 63 on the servo valve piston 65 and the first hydraulic chamber 38, and the drain booster 3 remains the control line due to the hydraulic connection between the second hydraulic chamber 39 21 connected to the differential pressure space. On the basis of the same pressure level in the differential pressure space 6 and the work space 5, the pressure converter 3 is deactivated. When the switching valve 30 is actuated, the pressure in the control chamber 36 of the servo valve 24 is relieved, whereby the servo valve piston 32, 65 opens. Due to the opening force acting on the hydraulic surface 44 via the first hydraulic space 38, the servo valve piston 32 is opened exactly. When opening, the first sealing seat 40 is opened first and the slide sealing edge 43 is brought into overlap with the control edge 41. The control sleeve 67 is now set by the hydraulic pressure force in the second hydraulic space 39 on the third housing part 66, whereby a high pressure-tight connection is achieved. Only then does the slide seal 69 open when the servo valve piston section 65 releases the sleeve recess ring 71. As a result, there is no short-circuit leakage current from the first hydraulic space 38 into the return. The differential pressure chamber 6 (rear chamber) of the pressure booster 3 is now connected to the low-pressure side return 28 via the second hydraulic chamber 39, the slide seal 69, the first sealing seat 40 and the control chamber 42 (low-pressure chamber) and the pressure intensifier 3 is thus activated. If, on the other hand, the switching valve 30 is closed again, the servo valve piston 32, 65 moves into its starting position by the hydraulic pressure force acting in the closing direction in the control chamber 36. The hydraulic closing force ensures a precisely defined closing movement over the entire area of the servo valve piston 32, 65. In addition, a spring force can be provided to support the closing movement. When the servo valve piston 32, 65 is closed, the slide seal 69 is first closed. As a result, the differential pressure chamber 6 (rear chamber) of the drain converter 3 is decoupled from the return 28 on the low-pressure side. Only after a further closing stroke and thus after a delay time t 1; the control edges 41, 43 are opened, so that the drain converter 3 is completely deactivated. The first sealing seat 40 is then closed.
Durch die Verzugszeit ti zwischen dem Schließen der Schieberdichtung 69 und dem Öffnen der Steuerkanten 41 bzw. der Schieberdichtkante 43 bleibt nach der Haupteinspritzung noch für kurze Zeit ein Drackpolster am Einspritzventilglied 14 erhalten, welches für eine Nacheinspritzung unter hohem Druck benutzt werden kann. Gemäß dieser Schaltfolge wird ein Überschneiden der Öffnungsquerschnitte an der Schieberdichtung 69 sowie den Steuerkanten 41, 43 vermieden.Due to the delay time ti between the closing of the slide seal 69 and the opening of the control edges 41 or the slide sealing edge 43, after the main injection, a drain cushion remains on the injection valve member 14 for a short time, which can be used for post-injection under high pressure. According to this switching sequence, an overlap of the opening cross sections on the slide seal 69 and the control edges 41, 43 is avoided.
Der Darstellung gemäß Figur 4 ist eine Ausführangsvariante mit gestreckt ausgebildetem Servoventilkolben eines Servoventiles zu entnehmen. Im Unterschied zur in Figur 3 dargestellten, oben stehend beschriebenen Ausführangsvariante eines Kraftstoffinjektors 18, der über ein Servoventil 24 angesteuert wird, weist der Servoventilkolben 32 einen gestreckt ausgebildeten Servoventilkolbenabschnitt 65 auf. Gemäß dieser Ausführangsvariante sind am dem dem Absteuerraum 42 (Niederdruckraum) zuweisenden Ende des Servoventilkol- benabschnittes 65 zweite Aussparungen 70 ausgebildet. Am Umfang des Servoventilkol- benabschnittes 65 können zwei oder mehrere Aussparungen 70 ausgebildet werden. Gemäß dieser Ausführangsvariante ist die Schieberdichtung 69 unmittelbar in das erste Gehäuseteil 26 des Servo ventilgehäuses 25 integriert. Gemäß dieser Ausführangsvariante kann die am Servoventilkolbenabschnitt 65 in Figur 3 dargestellte Steuerhülse 67 entfallen.The illustration according to FIG. 4 shows an embodiment variant with a servo valve piston of a servo valve which is of elongated design. In contrast to the embodiment variant of a fuel injector 18 shown in FIG. 3 and described above, which is actuated via a servo valve 24, the servo valve piston 32 has an elongated servo valve piston section 65. According to this embodiment variant, second cutouts 70 are formed at the end of the servo valve piston section 65 facing the control chamber 42 (low pressure chamber). Two or more cutouts 70 can be formed on the circumference of the servo valve piston section 65. According to this embodiment variant, the slide seal 69 is integrated directly into the first housing part 26 of the servo valve housing 25. According to this embodiment variant, the control sleeve 67 shown on the servo valve piston section 65 in FIG. 3 can be omitted.
Die Funktionsweise der in Figur 4 dargestellten Ausführangsvariante ist identisch mit der in Zusammenhang mit Figur 3 dargestellten Funktionsweise dieser Ausführungsvariante des Kraftstoffinjektors 18.The mode of operation of the embodiment variant shown in FIG. 4 is identical to the method of operation of this embodiment variant of the fuel injector 18 shown in connection with FIG. 3.
Gemäß der Darstellung nach Figur 4 ist an der den Absteuerraum 42 (Niederdrackraum) zuweisenden Stirnfläche des Servoventilkolbenabschnittes 65 ein Flachsitz ausgebildet. Neben den in Figuren 1-4 dargestellten Ausführungs Varianten mit einem ersten Dichtsitz 40 im Servoventilgehäuse 25, kann das Servoventil 24 auch als reines Schieber-Schieber- Ventil ausgebildet werden. Dabei ist für eine ausreichende Überdeckungslänge an der Schieberdichtung 69 Sorge zu tragen, um den Leckagestrom im Ruhezustand des Kraftstoffinjektors 18 klein zu halten. Neben der vorstehend beschriebenen Funktionsweise als 3/2- Wegeventil, kann das Servoventil 24 auch als 4/2- Wege- Ventil ausgebildet werden, bei der die Funktion des Rückschlagventiles in das Schieberventil integrierbar ist. According to the illustration according to FIG. 4, a flat seat is formed on the end face of the servo valve piston section 65 facing the control chamber 42 (low-pressure chamber). In addition to the embodiment variants shown in FIGS. 1-4 with a first sealing seat 40 in the servo valve housing 25, the servo valve 24 can also be designed as a pure slide-slide valve. Care must be taken to ensure that there is sufficient overlap length on the slide seal 69 in order to keep the leakage flow small when the fuel injector 18 is at rest. In addition to the function described above as a 3/2-way valve, the servo valve 24 can also be designed as a 4/2-way valve in which the function of the check valve can be integrated into the slide valve.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Druckquellepressure source
HochdruckzuleitungHigh pressure supply line
DrackübersetzerDrackübersetzer
ÜbersetzerkolbenBooster piston
Arbeitsraumworking space
Differenzdrackraum (Rückraum)Differential pressure space (rear space)
Stützscheibesupport disc
RückstellfederReturn spring
Kompressionsraumcompression chamber
Überströmleitungoverflow
1. Drosselstelle1st choke point
Steuerraum für EinspritzventilgliedControl room for injection valve member
Federfeather
EinspritzventilgliedInjection valve member
2. Drosselstelle2nd throttling point
DrackraumDrackraum
DrackraumzulaufDrackraumzulauf
Kraftstoffinjektorfuel injector
Injektorkörperinjector
Stirnfläche Drackübersetzerkolben 4Front surface of the intensifier piston 4
Absteuerleitungdiversion line
EinspritzöffnungInjection port
Brennraumcombustion chamber
Servoventilservo valve
ServoventilgehäuseServo valve housing
1. Gehäuseteil1. Housing part
2. Gehäuseteil niederdrackseitiger Rücklauf2. Housing part return on the low-pressure side
Versorgungsleitung ServoventilSupply line servo valve
Schaltventil weiterer niederdrackseitiger RücklaufSwitching valve for further return on the low-pressure side
ServoventilkolbenServo valve piston
DurchgangskanalThrough channel
3. Drosselstelle3rd throttling point
Steuerfläche ServoventilkolbenControl surface of the servo valve piston
Steuerraum ServoventilControl room servo valve
Ablaufdrossel (4. Drosselstelle) 1. hydraulischer RaumDischarge throttle (4th throttle point) 1. hydraulic room
2. hydraulischer Raum erster Dichtsitz2. hydraulic room first sealing seat
Steuerkantecontrol edge
Absteuerraum (Niederdruckraum)Control room (low pressure room)
SchieberdichtkanteSlide sealing edge
Öffnende FlächeOpening area
WiederbefüllventilWiederbefüllventil
Dämpfungskolbendamping piston
5. Drosselstelle5th throttling point
Kanalchannel
Federelementspring element
Ringflächering surface
BefülUeitungBefülUeitung
1. Versorgungsleitungsabschnitt1. Supply line section
2. Versorgungsleitungsabschnitt2. Supply line section
InjektorschaltventilInjektorschaltventil
Injektorrücklaufinjector return
SteuerraumhülseControl chamber sleeve
1. Aussparungen1. Cutouts
Zulaufflächen (Anschliff)Inlet surfaces (bevel)
Sei-voventilkolbenabschnittSei-voventilkolbenabschnitt
3. Gehäuseteil3. Housing part
Steuerhülsecontrol sleeve
SteuerhülsenfederControl sleeve spring
Schieberdichtungslide seal
2. Aussparungen2. Cutouts
Steuerhülsenausparang Steuerhülsenausparang

Claims

Patentansprüche claims
1. Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum (23) einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Druckübersetzer (3), dessen Übersetzerkolben (4) einen über eine Druckquelle (1, 2) permanent mit Kraftstoff beaufschlagten Arbeitsraum (5) von einem Drack entlastbaren Differenzdrackraum (6) trennt, wobei eine Drackänderung im Differenzdrackraum (6) über eine Betätigung eines Servoventiles (24) erfolgt, welches eine hydraulische Verbindung (21, 39, 42) des Differenzdrack- raumes (6) zu einem niederdruckseitigen Rücklauf (28) freigibt oder verschließt, da- durch gekennzeichnet, dass das Servoventil (24) einen zwischen einem Steuerraum1. Fuel injector for injecting fuel into a combustion chamber (23) of an internal combustion engine with a pressure booster (3), the booster piston (4) of which, via a pressure source (1, 2), permanently exposed to fuel in a working space (5) that can be relieved of pressure by a pressure differential pressure chamber (5) 6), whereby a change in pressure in the differential pressure chamber (6) takes place by actuating a servo valve (24) which releases or closes a hydraulic connection (21, 39, 42) of the differential pressure chamber (6) to a return (28) on the low-pressure side , characterized in that the servo valve (24) is located between a control room
(36) und einem ersten hydraulischen Raum (38) geführten Servoventilkolben (32, 65) aufweist, an dem eine ständig in Öffnungsrichtung des Servoventilkolbens (32) durch einen Systemdrack beaufschlagte, wirksame hydraulische Fläche (44) sowie ein das Servoventil (24) gegen einen niederdruckseitigen Rücklauf (28) abdichtender erster Dichtsitz (40) ausgebildet sind.(36) and a first hydraulic chamber (38) guided servo valve piston (32, 65), on which an effective hydraulic surface (44) constantly acted upon in the opening direction of the servo valve piston (32) by a system pressure, and a servo valve (24) against a first sealing seat (40) which seals a return on the low-pressure side (28) is formed.
2. Kraftstoffinjektor gemäß Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (36) und der erste hydraulische Raum (38) über einen eine vom Druckspeicher (1) ausgehende Versorgungsleitung (29) mit Systemdrack beaufschlagt sind.2. Fuel injector according to spoke 1, characterized in that the control chamber (36) and the first hydraulic chamber (38) via a one from the pressure accumulator (1) outgoing supply line (29) are acted upon with system pressure.
3. Kraftstoffinjektor gemäß Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (36) des Servoventiles (24) über einen sich durch den Servoventilkolben (32) erstreckenden Durchgangskanal (33) vom ersten hydraulischen Raum (38), in welchen die Versorgungsleitung (29) mündet, mit Systemdrack beaufschlagt ist.3. Fuel injector according to spoke 2, characterized in that the control chamber (36) of the servo valve (24) via a through the servo valve piston (32) extending passage (33) from the first hydraulic chamber (38), in which the supply line (29) flows, is loaded with system dirt.
4. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgangskanal (33) des Servoventilkolbens (32) eine integrierte Drosselstelle (34) enthält.4. Fuel injector according to claim 3, characterized in that the through channel (33) of the servo valve piston (32) contains an integrated throttle point (34).
5. Kraftstoffinjektor gemäß Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (36) über einen von der Versorgungleitung (29) abzweigenden zweiten Versorgungsleitungsabschnitt (58) und der erste hydraulische Raum (38) über einen von der Versorgungsleitung (29) abzweigenden Versorgungsleitungsabschnitt (58) parallel mit Systemdrack beaufschlagt sind.5. Fuel injector according to spoke 2, characterized in that the control chamber (36) via a second supply line section (58) branching off from the supply line (29) and the first hydraulic chamber (38) via a supply line section branching off from the supply line (29) ) are loaded with system rack in parallel.
6. Kraftstoffinjektor gemäß Ansprach 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Versor- gungsleitungsabschnitt (57) eine erste Drosselstelle (34) enthält.6. Fuel injector according to spoke 5, characterized in that the first supply line section (57) contains a first throttle point (34).
7. Kraftstoffinjektor gemäß Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Servoventilkolben (32) einen den niederdruckseitigen Rücklauf (28) freigebenden oder verschlie- ßenden ersten Dichtsitz (40) sowie eine den ersten hydraulischen Raum (38) von einem zweiten hydraulischen Raum (39) trennende Steuerkante (41) aufweist.7. Fuel injector according to spoke 1, characterized in that the servo valve piston (32) releases or closes the low-pressure side return (28). ßenden first sealing seat (40) and a control edge (41) separating the first hydraulic chamber (38) from a second hydraulic chamber (39).
Kraftstoffinjektor gemäß Ansprach 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste DichtsitzFuel injector according spoke 7, characterized in that the first sealing seat
(40) als Flachsitz oder als Kegelsitz ausgebildet ist und einen niederdrackseitig angeordneten Ablaufsteuerraum (42) verschließt.(40) is designed as a flat seat or as a conical seat and closes a discharge control chamber (42) arranged on the low-pressure side.
Kraftstoffinjektor gemäß Ansprach 7, dadurch gekennzeichnet, dass die SteuerkanteFuel injector according spoke 7, characterized in that the control edge
(41) als Schieberdichtkante (43) ausgebildet ist.(41) is designed as a slide sealing edge (43).
10. Kraftstoffinjektor gemäß Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass der über das Servoventil (24) in den niederdruckseitigen Rücklauf (28) drackentlastbare Differenzdrackraum (6) mit einem einen Dämpfungskolben (51) aufnehmenden Steuerraum (12) für ein Einspritzventilglied (14) hydraulisch gekoppelt ist, wobei der Dämpfungskol- ben (51) eine die Öffnungsgeschwindigkeit des, Einspritzventilgliedes (14) definierende Drosselstelle (52) umfasst und der Steuerraum (12) zur Betätigung des Einspritzventilgliedes (14) über eine BefülUeitung (56) entweder mit dem Steuerraum (12) oder einem der hydraulischen Räume (5, 6, 9) des Drackübersetzers (3) in Verbindung steht.10. Fuel injector according to spoke 1, characterized in that the differential pressure chamber (6), which can be relieved of pressure via the servo valve (24) in the low-pressure-side return line (28), is hydraulically coupled to a control chamber (12) for an injection valve member (14) receiving a damping piston (51) The damping piston (51) comprises a throttle point (52) that defines the opening speed of the injection valve member (14), and the control chamber (12) for actuating the injection valve member (14) via a filling line (56) either with the control chamber (12 ) or one of the hydraulic rooms (5, 6, 9) of the drain converter (3) is connected.
11. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung des Servoventils (24) über ein den Steuerraum (36) mit einem Rücklauf (31) verbindendes Schaltventil (30) erfolgt.11. Fuel injector according to claim 1, characterized in that the actuation of the servo valve (24) via a control chamber (36) with a return (31) connecting switching valve (30).
12. Kraftstoffinjektor gemäß Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Servoventilkolben (32) einen durchmesserreduzierten Servokolbenabschnitt (65) umfasst, an welchem eine vorgespannte Steuerhülse (67) aufgenommen ist.12. Fuel injector according spoke 1, characterized in that the servo valve piston (32) comprises a reduced-diameter servo piston section (65) on which a prestressed control sleeve (67) is received.
13. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerhülse (67) mit dem Servoventilkolbenabschnitt (65) eine Schiebersteuerkante (69) bildet.13. Fuel injector according to claim 1, characterized in that the control sleeve (67) with the servo valve piston portion (65) forms a slide control edge (69).
14. Kraftstoffinjektor gemäß Ansprach 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebersteuerkante (69) die Verbindung zum niederdruckseitigen Rücklauf (28) steuert.14. Fuel injector according to spoke 13, characterized in that the slide control edge (69) controls the connection to the low-pressure side return (28).
15. Kraftstoffinjektor gemäß Ansprach 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Servoventilkolbenabschnitt (65) des Servoventilkolbens (32) erste Aussparungen (63) aufweist, die eine Schieberdichtkante (43) umfassen, welche mit einer servoventilgehäuseseitig ausgebildeten Steuerkante (41) zusammenwirken. -ΔλJ-15. Fuel injector according to spoke 12, characterized in that the servo valve piston portion (65) of the servo valve piston (32) has first recesses (63) which comprise a slide sealing edge (43) which cooperate with a control edge (41) formed on the servo valve housing side. -ΔλJ-
16. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerhülse (67) über ein Federelement (68) beaufschlagt ist, welches sich an einem Gehäuseteil (26) des Servoventilgehäuses (25) abstützt.16. Fuel injector according to claim 12, characterized in that the control sleeve (67) is acted upon by a spring element (68) which is supported on a housing part (26) of the servo valve housing (25).
17. Kraftstoffinjektor gemäß Ansprach 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Servoventilkolbenabschnitt (65) des Servoventilkolbens (32) erste Aussparangen (63) zwischen dem ersten hydraulischen Raum (38) und dem zweiten hydraulischen Raum (39) und eine Schieberdichtung (69) bildende zweite Aussparangen (70) umfasst. 17. The fuel injector according to spoke 12, characterized in that the servo valve piston section (65) of the servo valve piston (32) forms first recessing rods (63) between the first hydraulic chamber (38) and the second hydraulic chamber (39) and a slide seal (69) Ausausangen (70) includes.
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