EP1809895B1 - Fuel injection device - Google Patents

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EP1809895B1
EP1809895B1 EP05803292A EP05803292A EP1809895B1 EP 1809895 B1 EP1809895 B1 EP 1809895B1 EP 05803292 A EP05803292 A EP 05803292A EP 05803292 A EP05803292 A EP 05803292A EP 1809895 B1 EP1809895 B1 EP 1809895B1
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EP
European Patent Office
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pressure
chamber
fuel
pressure booster
booster
Prior art date
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Application number
EP05803292A
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German (de)
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EP1809895A1 (en
Inventor
Achim Brenk
Hans-Christoph Magel
Volkmar Kern
Goran Kanis
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02M57/022—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/50—Arrangements of springs for valves used in fuel injectors or fuel injection pumps

Definitions

  • a further preferred embodiment of the fuel injection device is characterized in that the Ausretes Wegstellfeder adopted between an injector housing fixed stop and a collar is clamped, which is formed on the pressure booster piston and limits the pressure booster control chamber.
  • the pressure booster control chamber facing away from the end face of the federal is acted upon by the pressure of the high-pressure fuel source.
  • the fuel injection device serves to introduce fuel into direct-injection diesel engines.
  • the injection of fuel is stroke controlled.
  • This has the advantage that the injection pressure can be adapted to load and speed.
  • a high injection pressure is required.
  • a pressure intensifier integrated in the injector is used to further increase the pressure.
  • a pressure booster control chamber is used to control the pressure booster, which is also referred to as differential space or rear space. The function of the pressure booster will be explained below.
  • the pressure intensifier enables flexible multiple injection. For stable representation of very small injection quantities a needle stroke damper is used, which delays the opening movement of the nozzle needle.
  • a connecting line 88 leads from the pressure booster working chamber 26 to the metering valve device 12, which is designed as a solenoid-operated 3/2-way valve. From the metering valve device 12, a connecting line 90 leads to a (not designated) low-pressure region.
  • a control line 92 which may also be referred to as a first control line 92, leads from the valve device 12 to the pressure amplifier control chamber 23.
  • the pressure booster piston 25 assumes its defined intermediate position 85, which is also referred to as the starting position, because the spring force of the return spring device 70 is greater than the spring force of the booster spring 27.
  • a pressure reduction takes place in the pressure booster working chamber 26 and the pressure booster control chamber 23rd
  • the pressure booster pressure space 22 can not normally relax because all the connection paths to the rail pressure are closed and the pressure booster piston 25 can not make a negative lift in conventional fuel injections.
  • a pressure compensation via the guides on the pressure booster piston 25 and the nozzle needle 10 can only be done very slowly.
  • the pressure booster pressure chamber 22 is relaxed by the pressure booster piston 25 being able to retract further from the intermediate position 85 until it reaches its pressure equalization position 86.
  • the stop ring 81 is pushed upwards, that is, away from the combustion chamber.
  • the pressure intensifier piston returns to its defined intermediate position 85 due to the spring forces of the springs 27 and 70.
  • a substantially circular cylindrical piston portion 110 whose combustion chamber remote end has a collar 112.
  • a stop ring 114 in Appendix, which in turn is supported with its combustion chamber distant end face against a stop 115 of the injector 6.
  • another stop ring 118 At the combustion chamber remote end face of the collar 78 of the pressure booster piston 25 is another stop ring 118, which is supported with its end near the combustion chamber at a further stop 120 of the injector 6.
  • the pressure booster spring 27 is arranged, which in the in FIG. 5 illustrated embodiment also acts as a return spring means 70 at the same time.
  • the pressure booster control chamber 23 which is also referred to as the back space, is separated from the return line 90 by the metering valve 12, which is also referred to as a control valve, and connected to the supply pressure of the high-pressure fuel reservoir 2.
  • the metering valve 12 which is also referred to as a control valve
  • This builds in the pressure booster control chamber 23 and the control line 92 rail pressure.
  • the pressure in the pressure booster pressure chamber 22 and the pressure chamber 15 drops to rail pressure.
  • the nozzle needle 10 closes. In this case, the nozzle needle 10 separates from the damping piston 98 and performs a fast closing movement.
  • the damper piston 98 is then reset by the hydraulic forces.

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Abstract

An apparatus for injecting fuel into an internal combustion engine having a fuel injector acted on with highly pressurized fuel actuated by means of a metering valve device that is able to control the pressure in a pressure booster control chamber so that in a pressure booster pressure chamber delimited by a pressure booster piston which can be filled via a check valve with high-pressure fuel and communicates with an injection valve member pressure chamber, the pressure booster piston increases the pressure, causing an injection valve member for injecting fuel to open. To assure a correct injection quantity even if an abrupt pressure drop occurs in the high-pressure fuel source, the pressure booster piston is situated and designed so that if a pressure drop occurs in the high-pressure fuel source, then starting from its neutral position, the pressure booster piston has the capacity to execute a pressure compensation movement by means of which the pressure in the pressure booster pressure chamber is adapted to the pressure of the high-pressure fuel source.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem Kraftstoffinjektor, der durch eine Kraftstoffhochdruckquelle mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagbar und über eine Zumessventileinrichtung betätigbar ist, durch die der Druck in einem Druckverstärkersteuerraum so steuerbar ist, dass der Druck in einem durch einen Druckverstärkerkolben begrenzten Druckverstärkerdruckraum, der über ein Rückschlagventil mit Kraftstoff aus der Kraftstoffhochdruckquelle befüllbar ist und mit einem Einspritzventilglieddruckraum in Verbindung steht, durch den Druckverstärkerkolben so erhöht wird, dass ein Einspritzventilglied zum Einspritzen von Kraftstoff öffnet, so dass Kraftstoff aus dem Einspritzventilglieddruckraum in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.The invention relates to a device for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, having a fuel injector which can be acted upon by a fuel high pressure source with high pressure fuel and actuated via a metering valve device, through which the pressure in a pressure booster control chamber is controlled so that Pressure in a pressure booster pressure chamber bounded by a pressure booster piston which is fillable via a check valve with fuel from the high-pressure fuel source and is connected to an injection valve member pressure chamber, is increased by the pressure booster piston so that an injection valve member for injecting fuel opens, so that fuel from the Einspritzventilglieddruckraum is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine.

Stand der TechnikState of the art

Im Betrieb der Brennkraftmaschine kann es vorkommen, dass der Druck der Kraftstoffhochdruckquelle abrupt abfällt. Das kann zum Beispiel der Fall sein, wenn ein schneller Übergang von Volllastbetrieb auf Schubbetrieb erfolgt.During operation of the internal combustion engine, it may happen that the pressure of the high-pressure fuel source drops abruptly. That can be the case, for example be when a rapid transition from full load operation to overrun occurs.

Aus EP 1 249 598 A2 ist eine Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der die Zuführung von Kraftstoff zu einem Druckverstärkerkolben von einem Steuerventil gesteuert wird. Diese Einrichtung arbeitet ohne ein Kraftstoffrücklaufsystem, so dass lediglich über die Zu- und Abschaltung der Kraftstoffhochdruckleitung der Druckverstärkerkolben betätigt wird, der den Druck in einen Druckverstärkerhochdruckraum durch die axiale Kolbenbewegung komprimiert und einer Druckschulter einer Düsennadel zuführt. Die Rückstellung des Druckverstärkerkolbens in eine Ausgangsstellung erfolgt mittels einer Rückstellfeder.Out EP 1 249 598 A2 a device for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine is known, in which the supply of fuel to a pressure booster piston is controlled by a control valve. This device operates without a fuel return system, so that only the connection and disconnection of the high-pressure fuel line of the pressure booster piston is actuated, which compresses the pressure in a booster high pressure chamber by the axial piston movement and a pressure shoulder of a nozzle needle. The provision of the pressure booster piston in an initial position by means of a return spring.

Aus DE 102 47 903 A1 ist eine weitere Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einem Druckverstärker bekannt. Der Druckverstärker weist dabei einen Druckverstärkerkolben auf, der einem Druckverstärkerdruckraum, einem Differenzdruckraum und einem Arbeitsraum ausgesetzt ist. Der Arbeitsraum des Druckverstärkers ist an eine Hochdruckquelle angeschlossen. Der Differenzdruckraum wird über ein Steuerventil mit dem Druck der Hochdruckquelle oder mit dem Niederdruck eines Rücklaufsystems verbunden. Dadurch wird eine Axialbewegung des Druckverstärkerkolbens ausgelöst, die den Druck im Druckverstärkerdruckraum verstärkt und der Druckschulter der Düsennadel zuführt, so dass der verstärkte Druck in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Der Druckverstärkerkolben wird mittels zweier Druckfedern in seine Ruhestellung zurückgeführt.Out DE 102 47 903 A1 is another device for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine with a pressure booster known. The pressure booster in this case has a pressure booster piston which is exposed to a pressure booster pressure chamber, a differential pressure chamber and a working space. The working space of the pressure intensifier is connected to a high pressure source. The differential pressure chamber is connected via a control valve with the pressure of the high pressure source or with the low pressure of a return system. Characterized an axial movement of the pressure booster piston is triggered, which amplifies the pressure in the pressure booster pressure chamber and the pressure shoulder of the nozzle needle, so that the increased pressure is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine. The pressure booster piston is returned by means of two compression springs in its rest position.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem Kraftstoffinjektor, der durch eine Kraftstoffhochdruckquelle mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagbar und über eine Zumessventileinrichtung betätigbar ist, durch die der Druck in einem Druckverstärkersteuerraum so steuerbar ist, dass der Druck in einem durch einen Druckverstärkerkolben begrenzten Druckverstärkerdruckraum, der über ein Rückschlagventil mit Kraftstoff aus der Kraftstoffhochdruckquelle befüllbar ist und mit einem Einspritzventilglieddruckraum in Verbindung steht, durch den Druckverstärkerkolben so erhöht wird, dass ein Einspritzventilglied zum Einspritzen von Kraftstoff öffnet, so dass Kraftstoff aus dem Einspritzventilglieddruckraum in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, zu schaffen, die auch dann eine korrekte Einspritzmenge gewährleistet, wenn der Druck der Kraftstoffhochdruckquelle abrupt abfällt.The object of the invention is a device for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, with a fuel injector, which can be acted upon by a high-pressure fuel source with high pressure fuel and actuated via a metering valve, by which the pressure in a pressure booster control chamber is so controllable in that the pressure in a pressure booster pressure space delimited by a pressure booster piston, which can be filled with fuel from the high-pressure fuel source via a check valve and is in communication with an injection valve member pressure chamber, Booster piston is increased so that an injection valve member for injecting fuel opens, so that fuel is injected from the Einspritzventilglieddruckraum into the combustion chamber of the internal combustion engine, to ensure that ensures a correct injection amount, even if the pressure of the high-pressure fuel source abruptly decreases.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe ist bei einer Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem Kraftstoffinjektor, der durch eine Kraftstoffhochdruckquelle mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagbar und über eine Zumessventileinrichtung betätigbar ist, durch die der Druck in einem Druckverstärkersteuerraum so steuerbar ist, dass der Druck in einem durch einen Druckverstärkerkolben begrenzten Druckverstärkerdruckraum, der über ein Rückschlagventil mit Kraftstoff aus der Kraftstoffhochdruckquelle befüllbar ist und mit einem Einspritzventilglieddruckraum in Verbindung steht, durch den Druckverstärkerkolben so erhöht wird, dass ein Einspritzventilglied zum Einspritzen von Kraftstoff öffnet, so dass Kraftstoff aus dem Einspritzventilglieddruckraum in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, dadurch gelöst, dass der Druckverstärkerkolben so angeordnet und ausgebildet ist, dass er, wenn der Druck der Kraftstoffhochdruckquelle sinkt, aus seiner Ruhestellung eine Druckausgleichbewegung durchführen kann, durch die der Druck in dem Druckverstärkerdruckraum an den Druck der Kraftstoffhochdruckquelle angepasst wird. Vor dem Einspritzen wird der Kraftstoff in dem Druckverstärkerdruckraum durch den Druckverstärkerkolben mit Druck beaufschlagt, indem sich der Druckverstärkerkolben in den Druckverstärkerdruckraum hinein bewegt, wobei das Volumen des Druckverstärkerdruckraums reduziert wird. Diese Bewegung des Druckverstärkerkolbens, die zur Einspritzung von Kraftstoff führt, wird als positiver Hub des Druckverstärkerkolbens bezeichnet. Bei der Druckausgleichsbewegung führt der Druckverstärkerkolben eine Bewegung in der entgegengesetzten Richtung aus, so dass das Volumen des Druckverstärkerdruckraums vergrößert wird. Diese Bewegung wird als negativer Hub des Druckverstärkerkolbens bezeichnet. Wenn der Druck der Kraftstoffhochdruckquelle abrupt abfällt, dann sorgt das Rückschlagventil vor dem Druckverstärkerdruckraum dafür, dass der Druck in dem Druckverstärkerdruckraum nicht abfällt. Das kann dazu führen, dass der Druck in dem Druckverstärkerdruckraum zeitweilig größer als in der Kraftstoffhochdruckquelle ist. Da ein herkömmliches, zum Steuern der Kraftstoffeinspritzeinrichtung verwendetes Steuergerät nur den Druck der Kraftstoffhochdruckquelle erfasst und diesen Druck als Eingangswert für die Bestimmung der Ansteuerdauer verwendet, kann es zu einer unkontrollierten Erhöhung der Einspritzmenge kommen. Durch den negativen Hub des Druckverstärkerkolbens wird eine schnelle Anpassung des Druckniveaus in dem Druckverstärkerdruckraum an das Druckniveau der Kraftstoffhochdruckquelle gewährleistet.The object is in a device for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, with a fuel injector which can be acted upon by a high-pressure fuel source with high pressure fuel and actuated via a metering valve, by which the pressure in a pressure booster control chamber is controlled so that the pressure in one by a pressure booster piston limited pressure booster pressure space which is filled via a check valve with fuel from the high-pressure fuel source and communicates with a Einspritzgliedglieddruckraum, is increased by the pressure booster piston so that an injection valve member for injecting fuel opens so that fuel from the Einspritzventilglieddruckraum into the combustion chamber the internal combustion engine is injected, achieved in that the pressure booster piston is arranged and designed so that it, when the pressure of the fuel high pressure source drops, from its rest position can carry out a pressure compensation movement, by which the pressure in the pressure booster pressure chamber is adapted to the pressure of the high-pressure fuel source. Prior to injection, the fuel in the booster pressure space is pressurized by the pressure booster piston by moving the pressure booster piston into the booster pressure space, thereby reducing the volume of the pressure booster pressure space. This movement of the pressure intensifier piston, which leads to the injection of fuel, is referred to as a positive stroke of the pressure intensifier piston. During the pressure equalizing movement, the pressure intensifier piston performs a movement in the opposite direction, so that the volume of the pressure booster pressure chamber is increased. This movement is referred to as the negative stroke of the pressure intensifier piston. If the pressure of the fuel high pressure source abruptly drops, then the check valve in front of the pressure booster pressure chamber ensures that the pressure in the pressure booster pressure chamber does not drop. That can cause the pressure in the pressure booster pressure space to be temporarily greater than in the high-pressure fuel source. Since a conventional, used for controlling the fuel injector controller only detects the pressure of the high-pressure fuel source and uses this pressure as an input value for the determination of the driving time, there may be an uncontrolled increase in the injection quantity. The negative stroke of the pressure intensifier piston ensures rapid adaptation of the pressure level in the pressure booster pressure chamber to the pressure level of the high-pressure fuel source.

Der Druckverstärkerkolben ist durch die Ausgleichsbewegungsrückstellfedereinrichtung so beaufschlagt, dass sich der Druckverstärkerkolben entgegen der Richtung der Druckausgleichsbewegung in seine Ruhestellung zurückbewegt, wenn der Druck der Kraftstoffhochdruckquelle wieder zunimmt. Bei der Ausgleichsbewegungsrückstellfedereinrichtung handelt es sich zum Beispiel um eine Schraubendruckfeder, die zusätzlich zu einer Hubrückstellfedereinrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, den Druckverstärkerkolben nach einem positiven Einspritzhub in seine Ruhestellung zurückzustellen. Die Ausgleichsbewegung des Druckverstärkerkolbens kann aber, wie im Folgenden ausgeführt wird, auch durch die Hubrückstellfedereinrichtung erzeugt werden.The pressure intensifier piston is acted upon by the compensation movement return spring device such that the pressure intensifier piston moves back into its rest position against the direction of the pressure compensation movement when the pressure of the high-pressure fuel source increases again. The compensating motion return spring means is, for example, a helical compression spring provided in addition to a stroke return spring means for returning the pressure intensifier piston to its rest position after a positive injection stroke. However, the compensating movement of the pressure intensifier piston can, as will be explained below, also be generated by the Hubrückstellfedereinrichtung.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverstärkerkolben durch die Ausgleichsbewegungsrückstellfedereinrichtung sowohl in als auch entgegen der Richtung der Druckausgleichsbewegung vorgespannt ist. Das hat den Vorteil, dass nur eine Rückstellfedereinrichtung für den Druckverstärkerkolben benötigt wird, die zwei Funktionen ausübt, nämlich die Erzeugung der Rückstellbewegung sowohl nach einem positiven Einspritzhub als auch nach einem negativen Ausgleichshub des Druckverstärkerkolbens.A further preferred embodiment of the fuel injection device is characterized in that the pressure intensifier piston is biased by the Ausgleichsbewegungsrückstellfedereinrichtung both in and against the direction of the pressure equalizing movement. This has the advantage that only one return spring device for the pressure intensifier piston is required, which has two functions, namely the generation of the return movement both after a positive injection stroke and after a negative compensation stroke of the pressure intensifier piston.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsbewegungsrückstellfedereinrichtung zwischen Anschlagringen eingespannt ist, die sich in entgegengesetzten Richtungen an einem Injektorgehäuse abstützen. Bei der Ausgleichsbewegungsrückstellfedereinrichtung handelt es sich zum Beispiel um eine Schraubendruckfeder, die konzentrisch zu und radial außerhalb des Druckverstärkerkolbens in einem Druckverstärkerarbeitsraum angeordnet ist, der im Ruhezustand des Injektors, in dem keine Einspritzung erfolgt, mit der Kraftstoffhochdruckquelle in Verbindung steht.Another preferred embodiment of the fuel injector is characterized in that the compensating motion return spring means is clamped between stop rings which are supported in opposite directions on an injector housing. The counterbalance return spring means is, for example, a helical compression spring disposed concentrically with and radially outward of the pressure intensifier piston in a pressure booster working space communicating with the source of high-pressure fuel when the injector is inoperative, in which no injection occurs.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass einer der Anschlagringe an einem Bund anliegt, der an dem Druckverstärkerkolben ausgebildet ist und den Druckverstärkersteuerraum begrenzt. Vorzugsweise ist die dem Druckverstärkersteuerraum abgewandte Stirnseite des Bundes mit dem Druck der Kraftstoffhochdruckquelle beaufschlagt. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagring, der an dem Bund anliegt, zwischen zwei Anschlägen hin und her bewegbar ist, die an dem Injektorgehäuse vorgesehen sind. Durch die beiden Anschläge wird der negative Hub des Druckverstärkerkolbens begrenzt.A further preferred embodiment of the fuel injection device is characterized in that one of the stop rings rests against a collar which is formed on the pressure booster piston and limits the pressure booster control chamber. Preferably, the pressure booster control chamber facing away from the end face of the federal acted upon by the pressure of the high-pressure fuel source. Another preferred embodiment of the fuel injection device is characterized in that the stop ring, which bears against the collar, is movable between two stops which are provided on the injector housing. The two stops limit the negative stroke of the pressure intensifier piston.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsbewegungsrückstellfedereinrichtung das dem Druckverstärkerdruckraum abgewandte Ende des Druckverstärkerkolbens beaufschlagt und in einem Druckverstärkerarbeitsraum angeordnet ist, der mit der Kraftstoffhochdruckquelle in Verbindung steht. Vorzugsweise wird der Druckverstärkerarbeitsraum durch eine Stirnseite eines an dem Druckverstärkerkolben vorgesehenen Bundes begrenzt, dessen andere Stirnseite den Druckverstärkersteuerraum begrenzt.A further preferred exemplary embodiment of the fuel injection device is characterized in that the compensation movement return spring device acts on the end of the pressure intensifier piston facing away from the pressure booster pressure chamber and is arranged in a pressure booster working chamber which is in communication with the high-pressure fuel source. Preferably, the pressure booster working chamber is delimited by an end face of a collar provided on the pressure intensifier piston, whose other end limits the pressure booster control chamber.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsrückstellfedereinrichtung zwischen einem injektorgehäusefesten Anschlag und einem Bund eingespannt ist, der an dem Druckverstärkerkolben ausgebildet ist und den Druckverstärkersteuerraum begrenzt. Vorzugsweise ist die dem Druckverstärkersteuerraum abgewandte Stirnseite des Bundes mit dem Druck der Kraftstoffhochdruckquelle beaufschlagt.A further preferred embodiment of the fuel injection device is characterized in that the Ausgleichsrückstellfedereinrichtung between an injector housing fixed stop and a collar is clamped, which is formed on the pressure booster piston and limits the pressure booster control chamber. Preferably, the pressure booster control chamber facing away from the end face of the federal is acted upon by the pressure of the high-pressure fuel source.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass von dem Druckverstärkerdruckraum ein Druckentlastungskanal ausgeht, der über die Zumessventileinrichtung mit der Kraftstoffhochdruckquelle in Verbindung steht und der im Ruhezustand der Kraftstoffeinspritzeinrichtung durch den Druckverstärkerkolben verschlossen ist und erst dann freigegeben wird, wenn der Druck der Kraftstoffhochdruckquelle abfällt. Über den Druckentlastungskanal kann der Druckverstärkerdruckraum kurzzeitig mit einer Steuerleitung in Verbindung gebracht werden, die mit der Kraftstoffhochdruckquelle in Verbindung steht. Über diese Verbindung kann Kraftstoff aus dem Druckverstärkerdruckraum entweichen. Der aus dem Druckverstärkerdruckraum entweichende Volumenstrom ermöglicht ein schnelleres Anpassen des Druckniveaus im Druckverstärkerdruckraum an das Druckniveau in der Steuerleitung. Das liefert den Vorteil, dass der Negativhub des Druckverstärkerkolbens und die damit verbundene Volumenvergrößerung des Druckverstärkerdruckraums minimiert werden können. Selbst bei einem schlagartigen Druckabfall der Kraftstoffhochdruckquelle folgt das Druckniveau im Druckverstärkerdruckraum dem Druck der Kraftstoffhochdruckquelle, so dass die nachfolgende Einspritzung mit dem richtigen Druckniveau erfolgt.A further preferred embodiment of the fuel injection device is characterized in that from the pressure booster pressure chamber, a pressure relief channel is provided which is connected via the metering valve device with the high-pressure fuel source and which is closed by the pressure booster piston in the idle state of the fuel injector and only then released when the pressure of the high-pressure fuel source drops. The pressure booster pressure chamber can be temporarily connected to a control line, which communicates with the high-pressure fuel source, via the pressure relief duct. Fuel can escape from the pressure booster pressure chamber via this connection. The volumetric flow which escapes from the pressure booster pressure chamber makes it possible to adjust the pressure level in the pressure booster pressure chamber more quickly to the pressure level in the control line. This provides the advantage that the negative stroke of the pressure booster piston and the associated increase in volume of the pressure booster pressure chamber can be minimized. Even with a sudden pressure drop of the high-pressure fuel source, the pressure level in the pressure booster pressure chamber follows the pressure of the high-pressure fuel source, so that the subsequent injection takes place with the correct pressure level.

Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Kraftstoffeinspritzeinrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Zumessventileinrichtung und/oder das Einspritzventilglied und/oder der Druckverstärkerkolben in den Kraftstoffinjektor integriert sind/ist. Dadurch wird ein kompakter, multifunktioneller Injektor geschaffen.Further preferred embodiments of the fuel injection device are characterized in that the metering valve device and / or the injection valve member and / or the pressure intensifier piston integrated into the fuel injector are / is. This creates a compact, multifunctional injector.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, various embodiments of the invention are described in detail.

Zeichnungdrawing

Es zeigen:

Figur 1
eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch einen Injektor bei konstantem Raildruck;
Figur 2
die Kraftstoffeinspritzeinrichtung aus Figur 1 bei abgesenktem Raildruck;
Figur 3
eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch einen Injektor im Normalzustand;
Figur 4
die Kraftstoffeinspritzeinrichtung aus Figur 3 bei abgesenktem Raildruck in der Entlastungsstellung und
Figur 5
eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrich- tung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch einen Injektor im Normalzustand.
Show it:
FIG. 1
a schematic representation of the fuel injection device according to the invention according to a first embodiment in longitudinal section through an injector at a constant rail pressure;
FIG. 2
the fuel injector FIG. 1 at lowered rail pressure;
FIG. 3
a schematic representation of the fuel injection device according to the invention according to a second embodiment in longitudinal section through an injector in the normal state;
FIG. 4
the fuel injector FIG. 3 with lowered rail pressure in the relief position and
FIG. 5
a schematic representation of the invention Kraftstoffeinspritzeinrichin tion according to a third embodiment in longitudinal section through an injector in the normal state.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung dient zur Einbringung von Kraftstoff in direkt einspritzenden Dieselmotoren. Die Einspritzung von Kraftstoff erfolgt hubgesteuert. Das hat den Vorteil, dass der Einspritzdruck an Last und Drehzahl angepasst werden kann. Zur Reduzierung der Emissionen und zur Erzielung hoher spezifischer Leistungen ist ein hoher Einspritzdruck erforderlich. Da das erreichbare Druckniveau in Hochdruckkraftstoffpumpen und Druckspeichern (Common-Rails) aus Festigkeitsgründen begrenzt ist, wird zur weiteren Drucksteigerung ein in den Injektor integrierter Druckverstärker verwendet. Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung wird zur Ansteuerung des Druckverstärkers ein Druckverstärkersteuerraum verwendet, der auch als Differenzraum beziehungsweise Rückraum bezeichnet wird. Die Funktion des Druckverstärkers wird im Folgenden erläutert. Der Druckverstärker ermöglicht eine flexible Mehrfacheinspritzung. Zur stabilen Darstellung sehr kleiner Einspritzmengen wird ein Nadelhubdämpfer verwendet, der die Öffnungsbewegung der Düsennadel verzögert.The fuel injection device according to the invention serves to introduce fuel into direct-injection diesel engines. The injection of fuel is stroke controlled. This has the advantage that the injection pressure can be adapted to load and speed. To reduce emissions and to achieve high specific performances, a high injection pressure is required. Since the achievable pressure level in high-pressure fuel pumps and pressure accumulators (common rails) is limited for reasons of strength, a pressure intensifier integrated in the injector is used to further increase the pressure. In the fuel injection device according to the invention, a pressure booster control chamber is used to control the pressure booster, which is also referred to as differential space or rear space. The function of the pressure booster will be explained below. The pressure intensifier enables flexible multiple injection. For stable representation of very small injection quantities a needle stroke damper is used, which delays the opening movement of the nozzle needle.

In den Figuren 1 und 2 ist ein Längsschnitt durch einen Common-Rail-Injektor 1 dargestellt, der über einen nur schematisch angedeuteten Hochdruckspeicherraum 2 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgt wird. Der Hochdruckspeicherraum 2 wird auch als Common-Rail oder als Kraftstoffhochdruckquelle bezeichnet. Vom Innenraum des Kraftstoffhochdruckspeicherraums 2 erstreckt sich eine Kraftstoffzuleitung 3, in der eine Rückschlagventileinrichtung 4 mit integrierter Drossel vorgesehen ist, zu einem Druckübersetzer 5, der in den Kraftstoffinjektor 1 integriert ist und auch als Druckverstärker bezeichnet wird. Der Druckübersetzer 5 ist von einem Injektorgehäuse 6 umschlossen, das in den Figuren 1 und 2 nur angedeutet ist.In the Figures 1 and 2 is a longitudinal section through a common rail injector 1 shown, which is supplied via an only schematically indicated high-pressure accumulator chamber 2 with high pressure fuel. The high-pressure storage space 2 is also referred to as a common rail or as a high-pressure fuel source. From the interior of the high-pressure fuel storage chamber 2 extends a fuel supply line 3, in which a check valve device 4 is provided with integrated throttle, to a pressure booster 5, which is integrated into the fuel injector 1 and is also referred to as a pressure booster. The pressure booster 5 is enclosed by an injector 6, which in the Figures 1 and 2 only hinted at.

Das Injektorgehäuse 6 umfasst einen Injektorkörper 7, von dem in den Figuren 1 und 2 nur der Innenraum gezeigt ist, und einen Düsenkörper 8, der eine zentrale Führungsbohrung 9 aufweist. In der Führungsbohrung 9 ist ein Einspritzventilglied 10 hin und her bewegbar geführt, das auch als Düsennadel bezeichnet wird. Die Düsennadel 10 weist eine Spitze 11 auf, an der eine Dichtfläche ausgebildet ist, die mit einem Dichtsitz zusammenwirkt, der an dem Düsenkörper 8 ausgebildet ist. Wenn sich die Spitze 11 der Düsennadel 10 mit ihrer Dichtfläche in Anlage an dem Dichtsitz befindet, sind mindestens ein Spritzloch, insbesondere mehrere Spritzlöcher, in dem Düsenkörper 8 verschlossen.The injector housing 6 comprises an injector body 7, from which in the Figures 1 and 2 only the interior is shown, and a nozzle body 8, which has a central guide bore 9. In the guide bore 9, an injection valve member 10 is guided reciprocally movable, which is also referred to as a nozzle needle. The nozzle needle 10 has a tip 11 on which a sealing surface is formed, which cooperates with a sealing seat, which is formed on the nozzle body 8. When the tip 11 of the nozzle needle 10 with its sealing surface is in contact with the sealing seat, at least one spray hole, in particular a plurality of injection holes, is closed in the nozzle body 8.

Wenn die Düsennadelspitze 11 von ihrem Sitz abhebt, dann wird mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff durch die Spritzlöcher in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Die Öffnungsbewegung der Düsennadel 10 wird über eine Zumessventileinrichtung 12 gesteuert, die wiederum über eine Steuerventileinrichtung 13 angesteuert wird. Bei der Zumessventileinrichtung 12 handelt es sich um ein 3/2-Wegeventil, das in den Kraftstoffinjektor 1 integriert ist. Bei der Steuerventileinrichtung 13 handelt es sich bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel um ein federvorgespanntes elektrisch betätigbares Magnetventil. Statt des Magnetventils kann aber auch ein Piezoaktor verwendet werden.When the nozzle needle tip 11 lifts from its seat, then high-pressure fuel is injected through the injection holes in the combustion chamber of the internal combustion engine. The opening movement of the nozzle needle 10 is controlled via a metering valve device 12, which in turn is controlled via a control valve device 13. The metering valve device 12 is a 3/2-way valve, which is integrated in the fuel injector 1. In the control valve device 13 is in the in the Figures 1 and 2 illustrated embodiment by a spring-biased electrically actuated solenoid valve. Instead of the solenoid valve but also a piezoelectric actuator can be used.

An der Düsennadel 10 ist eine Druckschulter 14 ausgebildet, die in einem Druckraum 15, der auch als Einspritzventilglieddruckraum bezeichnet wird, in dem Düsenkörper 8 angeordnet ist. Die Düsennadel 10 ist durch eine Düsenfeder 16 mit ihrer Spitze 11 gegen den zugehörigen Düsennadelsitz vorgespannt. Die Düsenfeder 16 ist in einem Düsenfederraum 17 aufgenommen, der in dem Injektorkörper 7 ausgespart ist. Der Düsenfederraum 17 steht über einen Verbindungskanal 18 mit einem Druckverstärkerdruckraum 22 in Verbindung.On the nozzle needle 10, a pressure shoulder 14 is formed, which is arranged in the nozzle body 8 in a pressure chamber 15, which is also referred to as Einspritzventilglieddruckraum. The nozzle needle 10 is biased by a nozzle spring 16 with its tip 11 against the associated nozzle needle seat. The nozzle spring 16 is received in a nozzle spring chamber 17, which is recessed in the injector body 7. The nozzle spring chamber 17 is connected via a connecting channel 18 with a pressure booster pressure chamber 22 in connection.

Der Druckverstärkerdruckraum 22 wird von einem Abschnitt einer zentralen Bohrung in dem Injektorkörper 7 gebildet, die als Sackbohrung ausgebildet ist. An ihrem brennraumfernen Ende erweitert sich die Bohrung, um einen Druckverstärkersteuerraum 23 auszubilden. In der Sackbohrung ist ein Ende 24 eines Druckverstärkerkolbens 25 hin und her bewegbar aufgenommen. Das Ende 24 des Druckverstärkerkolbens 25 hat die Gestalt eines Kreiszylinders, der einen kleineren Durchmesser aufweist als der anschließende Teil des Druckverstärkerkolbens 25, der in dem den Druckverstärkersteuerraum 23 bildenden erweiterten Abschnitt der Sackbohrung geführt ist. Das andere Ende des Druckverstärkerkolbens 25 ragt in einen Druckverstärkerarbeitsraum 26, der über die Kraftstoffzuleitung 3 mit dem Kraftstoffhochdruckspeicherraum 2 in Verbindung steht.The pressure booster pressure chamber 22 is formed by a portion of a central bore in the injector body 7, which is formed as a blind bore. At its combustion chamber remote end, the bore expands to form a pressure booster control chamber 23. In the blind bore, an end 24 of a pressure booster piston 25 is received reciprocally movable. The end 24 of the pressure intensifier piston 25 has the shape of a circular cylinder, which has a smaller diameter than the subsequent part of the pressure booster piston 25, which is guided in the pressure booster control chamber 23 forming extended portion of the blind bore. The other end of the pressure intensifier piston 25 protrudes a pressure booster working space 26, which communicates via the fuel supply line 3 with the high-pressure fuel storage chamber 2 in connection.

Der Druckverstärkerarbeitsraum 26 ist durch den im Außendurchmesser erweiterten Abschnitt des Druckverstärkerkolbens 25 hydraulisch von dem Druckverstärkersteuerraum 23 getrennt. Der im Durchmesser erweiterte Abschnitt des Druckverstärkerkolbens 25, der auch als Bund bezeichnet werden kann, befindet sich mit seiner brennraumfernen Stirnseite in Anschlag an eine Kreisringscheibe 20, die an dem Injektorkörper 7 befestigt ist. Zwischen der brennraumfernen Stirnseite der Kreisringscheibe 20 und einem an dem brennraumfernen Ende des Druckverstärkerkolbens 25 ausgebildeten Bund 21 ist eine Druckverstärkerfeder 27 vorgespannt. Durch die Vorspannkraft der Druckverstärkerfeder 27 wird der Druckverstärkerkolben 25 in Richtung von der Düsennadel 10 weg vorgespannt.The pressure booster working space 26 is hydraulically separated from the pressure booster control space 23 by the outer diameter expanded portion of the pressure booster piston 25. The diameter-expanded portion of the pressure booster piston 25, which may also be referred to as a collar, is located with its end remote from the combustion chamber in abutment against a circular disk 20 which is fastened to the injector body 7. Between the combustion chamber remote end face of the annular disk 20 and a formed on the combustion chamber remote end of the pressure booster piston 25 collar 21, a pressure booster spring 27 is biased. By the biasing force of the pressure booster spring 27, the pressure booster piston 25 is biased in the direction of the nozzle needle 10 away.

In der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Stellung des Zumessventils 12 steht der Druckverstärkerarbeitsraum 26, der über die Zuleitung 3 mit dem Hochdruckspeicherraum 2 in Verbindung steht, mit einem Ventilsteuerraum 30 in Verbindung. Der Ventilsteuerraum 30 wiederum steht über eine Steuerleitung 28, in der eine Drosseleinrichtung 29 vorgesehen ist, mit dem Düsenfederraum 17 in Verbindung. In dem Ventilsteuerraum 30 ist ein Ventilkolben 31 zwischen zwei Stellungen hin und her bewegbar geführt. Der Ventilsteuerraum 30 ist in einem Ventilkörper 32 ausgebildet, der zu dem Injektorgehäuse 6 gehört.In the in the Figures 1 and 2 illustrated position of the metering valve 12 is the pressure booster working chamber 26, which communicates via the supply line 3 with the high-pressure accumulator chamber 2 in communication with a valve control chamber 30 in connection. The valve control chamber 30 in turn is connected via a control line 28, in which a throttle device 29 is provided with the nozzle spring chamber 17 in connection. In the valve control chamber 30, a valve piston 31 is guided back and forth between two positions. The valve control space 30 is formed in a valve body 32 which belongs to the injector 6.

Der Ventilkolben 31 weist eine zentrale Durchgangsbohrung 33 mit einer Drosselstelle 34 auf. Über die Durchgangsbohrung wird eine gedrosselte Verbindung zwischen dem Druckverstärkerarbeitsraum 26 und einem von dem brennraumfernen Ende des Ventilkolbens 31 begrenzten hydraulischen Kopplungsraum 35 geschaffen. An dem Ventilkolben 31 sind eine erste Dichtkante 36 und eine zweite Dichtkante 37 ausgebildet. Die erste Dichtkante 36 befindet sich in der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Stellung des Ventilkolbens 31 in Anlage an einer Dichtfläche, die an dem Injektorgehäuse vorgesehen ist. Die zweite Dichtkante 37 ist bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Stellung des Ventilkolbens 31 in einem (nicht sichtbaren) Abstand zu einer Dichtfläche angeordnet, die an dem Ventilkörper 32 beziehungsweise an dem Injektorgehäuse 6 ausgebildet ist.The valve piston 31 has a central through-bore 33 with a throttle point 34. About the through hole a throttled connection between the pressure booster working chamber 26 and one of the combustion chamber remote end of the valve piston 31 limited hydraulic coupling space 35 is created. On the valve piston 31, a first sealing edge 36 and a second sealing edge 37 are formed. The first sealing edge 36 is located in the in the Figures 1 and 2 illustrated position of the valve piston 31 in contact with a sealing surface which is provided on the injector. The second sealing edge 37 is in the in the Figures 1 and 2 illustrated position of the valve piston 31 in a (not visible) distance to a sealing surface which is formed on the valve body 32 and on the injector 6.

Der hydraulische Kopplungsraum 35 steht über eine Verbindungsleitung 38 mit einem Ringraum 45 in Verbindung, der in einem Steuerventilkörper 40 ausgebildet ist. Der Steuerventilkörper 40 gehört zu dem Injektorgehäuse 6. In einem Steuerventilraum 39 ist ein Aktor 43 des Steuerventils 13 hin und her bewegbar aufgenommen. An dem brennraumnahen Ende des Aktors 43 ist ein Aktorkopf mit einer Dichtkante 44 ausgebildet, die sich in Anlage an einer zugehörigen Dichtfläche befindet, die an dem Steuerventilkörper 40 vorgesehen ist.The hydraulic coupling chamber 35 communicates via a connecting line 38 with an annular space 45, which is formed in a control valve body 40. The control valve body 40 belongs to the injector 6. In a control valve chamber 39, an actuator 43 of the control valve 13 is reciprocally accommodated. At the combustion chamber near the end of the actuator 43, an actuator head is formed with a sealing edge 44 which is in abutment against an associated sealing surface which is provided on the control valve body 40.

Auf der dem Brennraum abgewandten Seite der Dichtkante 44 ist in dem Steuerventilkörper 40 der Ringraum 45 ausgebildet, in welchen die Verbindungsleitung 38 mündet. An dem brennraumnahen Ende des Aktors 43 ist in dem Steuerventilkörper 40 ein Druckentlastungsraum 46 vorgesehen, der über eine Verbindungsleitung 47 mit einem Niederdruckbereich 48 in Verbindung steht. Durch die Anlage der Dichtkante 44 an der zugehörigen Dichtfläche ist eine Verbindung zwischen dem Ringraum 45 und dem Druckentlastungsraum 46 unterbrochen. Wenn die Dichtkante 44 von ihrem zugehörigen Dichtsitz abhebt, dann wird eine Verbindung zwischen dem Ringraum 45 und dem Druckentlastungsraum 46 freigegeben.On the side facing away from the combustion chamber of the sealing edge 44, the annular space 45 is formed in the control valve body 40, in which the connecting line 38 opens. At the end of the actuator 43 close to the combustion chamber, a pressure relief space 46 is provided in the control valve body 40, which is connected via a connecting line 47 to a low-pressure region 48. By the plant of the sealing edge 44 on the associated sealing surface, a connection between the annular space 45 and the pressure relief space 46 is interrupted. When the sealing edge 44 lifts from its associated sealing seat, then a connection between the annulus 45 and the pressure relief space 46 is released.

Außerdem mündet in den Niederdruckbereich 48 eine Verbindungsleitung 49, die von einem Zumessventilraum 50 ausgeht, der in dem Ventilkörper 32 ausgebildet ist. Durch die in Anlage an ihrem zugehörigen Dichtsitz, der auch als Dichtfläche bezeichnet wird, befindliche erste Dichtkante 36 des Ventilkolbens 31 wird eine Verbindung zwischen dem Ventilsteuerraum 30 und dem Zumessventilraum 50 unterbrochen. Wenn die erste Dichtkante 36 des Ventilkolbens 31 von ihrem zugehörigen Dichtsitz abhebt, dann wird die Verbindung zwischen dem Ventilsteuerraum 30 und dem Zumessventilraum 50 freigegeben. In dieser (nicht dargestellten) Stellung des Ventilkolbens 31 wird die Steuerleitung 28 in den Niederdruckbereich 48 entlastet.In addition, opens into the low-pressure region 48, a connecting line 49, which starts from a metering valve chamber 50 which is formed in the valve body 32. The first sealing edge 36 of the valve piston 31 located in contact with its associated sealing seat, which is also referred to as a sealing surface, interrupts a connection between the valve control chamber 30 and the metering valve chamber 50. When the first sealing edge 36 of the valve piston 31 lifts from its associated sealing seat, then the connection between the valve control chamber 30 and the Zumessventilraum 50 is released. In this (not shown) position of the valve piston 31, the control line 28 is relieved in the low pressure region 48.

Die Steuerleitung 28 steht über eine Verbindungsleitung 51 mit dem Druckverstärkersteuerraum 23 in Verbindung. Wenn der Ventilkolben 31 aus seiner in den Figuren 1 und 2 dargestellten Stellung nach oben, also vom Brennraum weg bewegt wird, dann öffnet die erste Dichtkante 36, so dass eine Verbindung von dem Druckverstärkersteuerraum 23 über die Verbindungsleitung 51, die Steuerleitung 28, den Ventilsteuerraum 30, den Zumessventilraum 50 und die Verbindungsleitung 49 zu dem Niederdruckbereich 48 freigegeben wird. Gleichzeitig wird eine (in der Darstellung der Figuren 1 und 2 geöffnete Verbindung zwischen dem Druckverstärkerarbeitsraum 26 und dem Ventilsteuerraum 30 durch die zweite Dichtkante 37 unterbrochen. In dieser (in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellten) Stellung des Ventilkolbens 31 sorgt der in dem Druckverstärkerarbeitsraum 26 herrschende Druck dafür, dass der Druckverstärkerkolben 25 nach unten, also zum Brennraum hin bewegt wird, um den Druck in dem Druckverstärkerdruckraum 22 zu erhöhen. Der erhöhte Druck herrscht aufgrund des Verbindungskanals 18 auch in dem Druckraum 15. Der erhöhte Druck sorgt in dem Druckraum 15 dafür, dass die Düsennadel 10 mit ihrer Spitze 11 gegen die Vorspannkraft der Düsenfeder 16 nach oben, also vom Brennraum weg bewegt wird, so dass Kraftstoff eingespritzt wird.The control line 28 is connected via a connecting line 51 to the pressure booster control chamber 23 in connection. When the valve piston 31 from his in the Figures 1 and 2 shown position upwards, that is moved away from the combustion chamber, then opens the first sealing edge 36, so that a connection is released from the pressure booster control chamber 23 via the connecting line 51, the control line 28, the valve control chamber 30, the Zumessventilraum 50 and the connecting line 49 to the low-pressure region 48. At the same time a (in the representation of the Figures 1 and 2 opened connection between the pressure booster working chamber 26 and the valve control chamber 30 is interrupted by the second sealing edge 37. In this (in the Figures 1 and 2 not shown) position of the valve piston 31, the pressure prevailing in the pressure booster working chamber 26 ensures that the pressure booster piston 25 is moved downwards, ie towards the combustion chamber, in order to increase the pressure in the pressure booster pressure chamber 22. The increased pressure prevails in the pressure chamber 15 due to the connecting channel 18. The increased pressure ensures in the pressure chamber 15 that the nozzle needle 10 is moved with its tip 11 against the biasing force of the nozzle spring 16 upwards, ie from the combustion chamber, so that Fuel is injected.

In einen Verbindungskanal 55, der von dem Druckverstärkerdruckraum 22 ausgeht, ist ein Rückschlagventil 56 so angeordnet, dass es schließt, wenn in dem Druckverstärkerdruckraum 22 ein höherer Druck herrscht als in dem Düsenfederraum 17, in welchen der Verbindungskanal 55 mündet. Über den Verbindungskanal 55 wird der Druckverstärkerdruckraum 22 nach der Einspritzung aus dem Düsenfederraum 17 mit Kraftstoff befüllt. Der Düsenfederraum 17 wiederum steht über die Steuerleitung 28 mit der Drosseleinrichtung 29 sowie den Ventilsteuerraum 30, den Druckverstärkerarbeitsraum 26 und die Zuleitung 3 mit dem Hochdruckspeicherraum 2 in Verbindung.In a connecting channel 55, which starts from the pressure booster pressure chamber 22, a check valve 56 is arranged so that it closes when in the pressure booster pressure chamber 22, there is a higher pressure than in the nozzle spring chamber 17, in which the connecting channel 55 opens. About the connecting channel 55 of the pressure booster pressure chamber 22 is filled after injection from the nozzle spring chamber 17 with fuel. The nozzle spring chamber 17 in turn is connected via the control line 28 with the throttle device 29 and the valve control chamber 30, the Booster working chamber 26 and the supply line 3 with the high-pressure accumulator 2 in combination.

An dem brennraumfernen Ende der Düsennadel 10 ist in dem Düsenkörper 8 ein Einspritzventilgliedsteuerraum 60 ausgebildet. Der Einspritzventilgliedsteuerraum 60 wird durch das brennraumferne Ende der Düsennadel 10 begrenzt und steht über einen Verbindungskanal 61, der in dem brennraumfernen Ende der Düsennadel 10 ausgebildet ist, mit dem Düsenfederraum 17 in Verbindung. In dem Verbindungskanal 61 ist eine Drosseleinrichtung 62 vorgesehen, die beim Befüllen des Einspritzventilgliedsteuerraums 60 einen größeren Strömungsquerschnitt freigibt als beim Entleeren des Einspritzventilgliedsteuerraums 60. Dadurch werden ein langsames Öffnen und ein schnelles Schließen der Düsennadel 10 ermöglicht.At the combustion chamber remote end of the nozzle needle 10, an injection valve member control chamber 60 is formed in the nozzle body 8. The injection valve member control chamber 60 is delimited by the combustion chamber distal end of the nozzle needle 10 and communicates with the nozzle spring chamber 17 via a connecting channel 61 which is formed in the combustion chamber remote end of the nozzle needle 10. In the connecting channel 61, a throttle device 62 is provided, which releases a larger flow cross section when filling the injection valve member control chamber 60 than when emptying the injection valve member control chamber 60. This allows a slow opening and rapid closing of the nozzle needle 10.

Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Common-Rail-Injektor 1 mit integriertem Druckübersetzer 5 wird über das Zumessventil 12, das als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist, gesteuert. Der Druckverstärkerdruckraum 22 ist durch das Rückschlagventil 56 von dem Düsenfederraum 17 getrennt. Nach jeder Einspritzung wird der Druckverstärkerdruckraum 22 über das Rückschlagventil 56 wieder mit Raildruck befüllt. Sobald eine Einspritzung stattfindet und der Druckverstärker 5 aktiviert wird, steigt der Druck in dem Druckverstärkerdruckraum 22 an und das Rückschlagventil 56 wird aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem ansteigenden Druck in dem Druckverstärkerdruckraum 22 und dem fallenden Druck in der Steuerleitung 28 geschlossen.The in the Figures 1 and 2 illustrated common rail injector 1 with integrated pressure booster 5 is controlled via the metering valve 12, which is designed as a 3/2-way valve. The pressure booster pressure chamber 22 is separated from the nozzle spring chamber 17 by the check valve 56. After each injection of the pressure booster pressure chamber 22 is filled via the check valve 56 again with rail pressure. As soon as an injection takes place and the pressure booster 5 is activated, the pressure in the booster pressure space 22 increases and the check valve 56 is closed due to the pressure difference between the rising pressure in the booster pressure space 22 and the falling pressure in the control line 28.

Während des Betriebs der Brennkraftmaschine, insbesondere während des Betriebs eines mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeugs, kann es zu Situationen kommen, bei denen der Raildruck hochdynamisch abgesenkt wird. Da das Rückschlagventil 56 nun aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Druckverstärkerdruckraum 22 und der Steuerleitung 28 geschlossen wird, ist der Druck in dem Druckverstärkerdruckraum 22 größer als der Raildruck. Der Druck in dem Druckverstärkerdruckraum 22 sinkt über Führungen an der Düsennadel 10 und dem Druckverstärkerkolben 25, der auch als Druckübersetzerkolben bezeichnet wird, langsamer als in dem Hochdruckspeicherraum 2, der auch als Rail bezeichnet wird. Da ein Steuergerät der Kraftstoffeinspritzeinrichtung in der Regel nur den Raildruck erfassen kann und diesen als Eingangswert für die Bestimmung der Ansteuerdauer des Injektors 1 verwendet, könnte es bei Einspritzungen, die während des Druckabbaus im Rail stattfinden, zu einer unkontrollierbaren Zunahme der Einspritzmenge kommen. Durch die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann der Druck in dem Druckverstärkerdruckraum 22 während der Einspritzpausen bis auf Raildruckniveau abgebaut werden.During operation of the internal combustion engine, in particular during the operation of a vehicle equipped with the internal combustion engine, there may be situations in which the rail pressure is lowered highly dynamically. Since the check valve 56 is now closed due to the pressure difference between the pressure booster pressure chamber 22 and the control line 28, the pressure in the pressure booster pressure chamber 22 is greater than the rail pressure. The pressure in the pressure booster pressure chamber 22 decreases more slowly via guides on the nozzle needle 10 and the pressure booster piston 25, which is also referred to as a pressure booster piston, than in the high-pressure reservoir 2, which is also referred to as a rail. Since a control unit of the fuel injection device can usually only detect the rail pressure and uses it as an input value for determining the activation duration of the injector 1, there could be an uncontrollable increase in the injection quantity during injections which take place during the pressure reduction in the rail. By the fuel injection device according to the invention, the pressure in the pressure booster pressure chamber 22 can be reduced during the injection pauses up to rail pressure level.

Die erfindungsgemäße Druckentlastung des Druckverstärkerdruckraums 22 wird über eine rückwärts gerichtete, das heißt vom Brennraum weg gerichtete Bewegung des Druckübersetzerkolbens 25 realisiert. Bei dieser Rückwärtsbewegung des Druckübersetzerkolbens 25 wird ein Druckentlastungskanal 65 freigegeben, der den Druckverstärkerdruckraum 22, wie in Figur 2 angedeutet ist, kurzzeitig mit der Steuerleitung 28 verbindet und einen Volumenstrom von dem Druckverstärkerdruckraum 22 in die Steuerleitung 28 zulässt. Dieser Volumenstrom ermöglicht eine schnellere Anpassung des Druckniveaus in dem Druckverstärkerdruckraum 22 an das Druckniveau in der Steuerleitung 28, so dass der rückwärts gerichtete Hub des Druckverstärkerkolbens 25 und die damit verbundene Volumenvergrößerung des Druckverstärkerdruckraums 22 minimiert werden können. Während der Spritzpausen und bei konstantem Raildruck befindet sich der Injektor 1 und das Rail 2 auf dem gleichen Druckniveau. Dieser Zustand ist in Figur 1 dargestellt. Wenn der Druck im Rail 2 abgesenkt wird, dann schließt das Rückschlagventil 56 und das Volumen des Druckverstärkerdruckraums 22 bleibt auf dem ursprünglich vorherrschenden Druckniveau. Dieser Zustand ist in Figur 2 dargestellt. Bei dem in Figur 1 dargestellten Zustand herrscht in dem Kraftstoffhochdruckspeicher 2, der Zuleitung 3, dem Druckverstärkerarbeitsraum 26, dem Ventilsteuerraum 30, der Steuerleitung 28, dem Druckverstärkersteuerraum 23, dem Druckverstärkerdruckraum 22, dem Druckraum 15 und dem Düsenfederraum 17 der normale, hohe Raildruck.The pressure relief of the pressure booster pressure chamber 22 according to the invention is realized via a movement of the pressure booster piston 25 directed backwards, that is to say away from the combustion chamber. In this backward movement of the pressure booster piston 25, a pressure relief passage 65 is released, the pressure booster pressure chamber 22, as in FIG. 2 is indicated, briefly with the control line 28 connects and a volume flow from the pressure booster pressure chamber 22 in the control line 28 allows. This volume flow allows a faster adjustment of the pressure level in the pressure booster pressure chamber 22 to the pressure level in the control line 28, so that the backward stroke of the pressure booster piston 25 and the associated increase in volume of the pressure booster pressure chamber 22 can be minimized. During the spray breaks and at a constant rail pressure, the injector 1 and the rail 2 are at the same pressure level. This condition is in FIG. 1 shown. When the pressure in the rail 2 is lowered, then the check valve 56 closes and the volume of the pressure booster pressure chamber 22 remains at the originally prevailing pressure level. This condition is in FIG. 2 shown. At the in FIG. 1 state shown prevails in the high-pressure fuel accumulator 2, the supply line 3, the pressure booster working chamber 26, the valve control chamber 30, the control line 28, the pressure booster control chamber 23, the pressure booster pressure chamber 22, the pressure chamber 15 and the nozzle spring chamber 17, the normal, high rail pressure.

Bei dem in Figur 2 dargestellten Zustand der Kraftstoffeinspritzeinrichtung herrscht lediglich in dem Druckverstärkerdruckraum 22 und dem Druckraum 15 der ursprünglich vorherrschende hohe Raildruck. Der Hochdruckspeicherraum 2, die Zuleitung 3, der Druckverstärkerarbeitsraum 26, die Steuerleitung 28, der Druckverstärkersteuerraum 23 und der Düsenfederraum 17 sowie die zugehörigen Verbindungsleitungen stehen unter dem abgesenkten Raildruck. Aufgrund der Druckkräfte, welche in dem in Figur 2 dargestellten Zustand auf den Druckverstärkerkolben 25 einwirken, bewegt sich der Druckverstärkerkolben 25 in Figur 2 nach oben und vergrößert somit das Volumen des Druckverstärkerdruckraums 22. Gleichzeitig mit der rückwärts gerichteten Bewegung des Druckverstärkerkolbens 25 wird über den Druckentlastungskanal 65 eine Verbindung zwischen dem Druckverstärkerdruckraum 22 des Druckübersetzers 5, der auch als Druckverstärker bezeichnet wird, freigegeben, so dass es zu einem Druckausgleich zwischen diesen beiden Bereichen kommt.At the in FIG. 2 shown state of the fuel injector prevails only in the pressure booster pressure chamber 22 and the pressure chamber 15, the originally prevailing high rail pressure. The high-pressure accumulator 2, the supply line 3, the pressure booster working chamber 26, the control line 28, the pressure booster control chamber 23 and the nozzle spring chamber 17 and the associated connecting lines are under the lowered rail pressure. Due to the compressive forces, which in the in FIG. 2 shown state acting on the pressure booster piston 25, the pressure booster piston 25 moves in FIG. 2 At the same time as the backward movement of the pressure booster piston 25, a connection between the pressure booster pressure chamber 22 of the pressure booster 5, which is also referred to as a pressure booster, is released via the pressure relief duct 65, so that pressure equalization takes place between these two areas comes.

Selbst bei einem schlagartigen Raildruckabfall kann das Druckniveau im Druckverstärkerdruckraum 22 dem Raildruck folgen, so dass die folgenden Einspritzungen immer mit dem richtigen Druckniveau stattfinden können. Zudem wird hierdurch gewährleistet, dass bei einem Raildruckabbau ohne Einspritzung es nicht zu einer ungewollten Einspritzung kommt, da kein erhöhtes Druckniveau im Hochdruckbereich zurückbleibt, welcher die Düsennadel öffnen könnte. Des Weiteren muss für die rückwärts gerichtete Bewegung des Druckverstärkerkolbens 25 nur ein geringer Verfahrweg zur Verfügung gestellt werden, da die Angleichung der Druckniveaus nicht allein über die Rückwärtsbewegung und die damit verbundene Volumenvergrößerung erfolgt. Somit kann für die Rückstellung des Druckverstärkerkolbens 25 anstelle einer Schraubendruckfeder 70, wie sie in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, auch zum Beispiel eine Tellerfeder oder eine Rohrfeder verwendet werden. Die Schraubendruckfeder 70 ist zwischen der Kreisringscheibe 20 und einem injektorgehäusefesten Anschlag 71 eingespannt.Even with a sudden rail pressure drop, the pressure level in the pressure booster pressure chamber 22 can follow the rail pressure, so that the following injections can always take place with the correct pressure level. In addition, this ensures that when a rail pressure reduction without injection there is no unwanted injection, since no elevated pressure level in the high pressure region remains, which could open the nozzle needle. Furthermore, for the backward movement of the pressure intensifier piston 25, only a small travel path has to be provided, since the equalization of the pressure levels does not take place solely via the backward movement and the associated increase in volume. Thus, for the provision of the pressure booster piston 25 instead of a helical compression spring 70, as shown in the Figures 1 and 2 is shown, for example, a diaphragm spring or a tube spring can be used. The helical compression spring 70 is between the annular disc 20 and an injector housing fixed stop 71 clamped.

In den Figuren 3 bis 5 sind ähnliche Ausführungsbeispiele wie in den Figuren 1 und 2 beschrieben. Zur Bezeichnung gleicher Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der Figuren 1 und 2 verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsbeispielen und die Funktion sowie die Vorteile der verschiedenen Kraftstoffeinspritzeinrichtungen eingegangen.In the FIGS. 3 to 5 are similar embodiments as in the Figures 1 and 2 described. To designate the same parts, the same reference numerals are used. To avoid repetition, the preceding description of the Figures 1 and 2 directed. In the following, only the differences between the individual embodiments and the function as well as the advantages of the various fuel injectors will be discussed.

Die in den Figuren 3 und 4 dargestellte Kraftstoffeinspritzeinrichtung umfasst einen Druckverstärkerkolben 25, der an seinem brennraumnahen Ende die Gestalt eines Kreiszylinders 24 aufweist. An dem brennraumfernen Ende des Kreiszylinders 24 weist der Kolben 25 einen Bund 78 auf, der hin und her bewegbar in dem Injektorkörper 7 geführt ist. Die brennraumnahe Stirnseite des Bundes 78 begrenzt den Druckverstärkersteuerraum 23. Die brennraumferne Stirnseite des Bundes 78 begrenzt den Druckverstärkerarbeitsraum 26, der über die Zuleitung 3 mit dem Kraftstoffhochdruckspeicherraum 2 in Verbindung steht. Der Brennraum, in den der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff aus dem Injektor 1 eingespritzt wird, ist in den Figuren 3 und 4 durch das Bezugszeichen 80 bezeichnet.The in the Figures 3 and 4 shown fuel injection device comprises a pressure booster piston 25, which has the shape of a circular cylinder 24 at its end close to the combustion chamber. At the combustion chamber distal end of the circular cylinder 24, the piston 25 has a collar 78, which is guided to and fro movable in the injector body 7. The brennraumnahe front side of the collar 78 limits the pressure booster control chamber 23. The combustion chamber remote end face of the collar 78 limits the pressure booster working chamber 26, which communicates via the feed line 3 with the high-pressure fuel storage chamber 2. The combustion chamber, in which the high-pressure fuel from the injector 1 is injected, is in the Figures 3 and 4 designated by the reference numeral 80.

An dem brennraumfernen Ende des Bundes 78 liegt ein Federanschlagring 81 an, der einen größeren Außendurchmesser als der Bund 78 aufweist. Der Federanschlagring 81 ist in dem Druckverstärkerarbeitsraum 26 angeordnet, der einen größeren Durchmesser aufweist als der Druckverstärkersteuerraum 23. Der Druckverstärkersteuerraum 23 wiederum weist einen größeren Durchmesser als der Druckverstärkerdruckraum 22 auf. Die Rückstellfedereinrichtung 70 wird bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel von einer Schraubendruckfeder gebildet, die zwischen einer brennraumfernen Abschlusswand 82 des Druckverstärkerarbeitsraums 26 und dem Federanschlagring 81 eingespannt ist. Der Druckverstärkerkolben 25 befindet sich in Figur 3 in seinem Normalzustand, wie durch eine gestrichelte Linie 85 angedeutet ist. Die Druckausgleichsstellung, das heißt, der Raildruck wurde abgesenkt, des Druckverstärkerkolbens 25 ist durch eine weitere gestrichelte Linie 86 angedeutet. In Figur 4 befindet sich der Druckverstärkerkolben 25 in seiner Druckausgleichsstellung.At the combustion chamber remote end of the collar 78 is a spring stop ring 81, which has a larger outer diameter than the collar 78. The spring stopper ring 81 is arranged in the pressure booster working chamber 26, which has a larger diameter than the pressure booster control chamber 23. The pressure booster control chamber 23 in turn has a larger diameter than the pressure booster pressure chamber 22. The return spring device 70 is used in the in FIG. 3 illustrated embodiment formed by a helical compression spring which is clamped between a combustion chamber remote end wall 82 of the pressure booster working chamber 26 and the spring stop ring 81. The pressure booster piston 25 is located in FIG. 3 in its normal state, as indicated by a dashed line 85. The pressure compensation position, that is, the rail pressure has been lowered, the pressure booster piston 25 is indicated by a further dashed line 86. In FIG. 4 is the pressure booster piston 25 in its pressure equalization position.

Bei dem in den Figuren 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel führt eine Verbindungsleitung 88 von dem Druckverstärkerarbeitsraum 26 zu der Zumessventileinrichtung 12, die als magnetbetätigtes 3/2-Wegeventil ausgeführt ist. Von der Zumessventileinrichtung 12 führt eine Verbindungsleitung 90 zu einem (nicht näher bezeichneten) Niederdruckbereich. Außerdem führt von der Ventileinrichtung 12 eine Steuerleitung 92, die auch als erste Steuerleitung 92 bezeichnet werden kann, zu dem Druckverstärkersteuerraum 23.In the in the FIGS. 3 to 5 illustrated embodiment, a connecting line 88 leads from the pressure booster working chamber 26 to the metering valve device 12, which is designed as a solenoid-operated 3/2-way valve. From the metering valve device 12, a connecting line 90 leads to a (not designated) low-pressure region. In addition, a control line 92, which may also be referred to as a first control line 92, leads from the valve device 12 to the pressure amplifier control chamber 23.

In der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Stellung des Zumessventils 12 steht der Druckverstärkerarbeitsraum 26 über die Verbindungsleitungen 88 und 92 mit dem Druckverstärkersteuerraum 23 in Verbindung. Über eine weitere Steuerleitung 94, die auch als zweite Steuerleitung 94 bezeichnet werden kann, steht der Druckverstärkersteuerraum 23 über die Drossel 29 mit dem Düsenfederraum 17 in Verbindung. Von der zweiten Steuerleitung 94 zweigt eine Verbindungsleitung 95 zu dem Druckverstärkerdruckraum 22 ab, in der das Rückschlagventil 56 angeordnet ist.In the in the Figures 3 and 4 shown position of the metering valve 12 is the pressure booster working space 26 via the connecting lines 88 and 92 with the pressure booster control chamber 23 in connection. Via a further control line 94, which can also be referred to as the second control line 94, the pressure booster control chamber 23 is connected via the throttle 29 with the nozzle spring chamber 17 in connection. Of the second control line 94 branches off a connecting line 95 to the pressure booster pressure chamber 22, in which the check valve 56 is arranged.

Die Düsennadel 10 wirkt mit einem Dämpferkolben 98 zusammen, dessen brennraumnahes Ende ballig ausgebildet ist und an dem brennraumfernen Ende der Düsennadel 10 anliegt. Das brennraumferne Ende 100 des Dämpferkolbens 98 begrenzt den Einspritzventilgliedsteuerraum 60. Der Dämpferkolben 98 weist eine zentrale Durchgangsbohrung 102 mit einer Drosselstelle auf. Über eine Verbindungsleitung 104 mit einer Drossel 105 steht der Einspritzventilgliedsteuerraum 60 mit dem Verbindungskanal 18 in Verbindung.The nozzle needle 10 cooperates with a damper piston 98 whose combustion chamber near the end is crowned and rests against the combustion chamber remote end of the nozzle needle 10. The combustion chamber remote end 100 of the damper piston 98 limits the injection valve member control chamber 60. The damper piston 98 has a central through-bore 102 with a throttle point. Via a connecting line 104 with a throttle 105, the injection valve member control chamber 60 communicates with the connecting channel 18.

Im Ruhezustand der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist das Magnetventil 12 geschlossen. Die Düsennadel 10 befindet sich mit ihrer Spitze 11 an dem zugehörigen Sitz in Anlage, so dass keine Einspritzung stattfindet. Der Druckverstärkerkolben 25 ist druckausgeglichen, so dass keine Druckverstärkung stattfindet. Der Druckverstärkerkolben 25 befindet sich in seiner definierten Zwischenstellung 85, die in Figur 3 dargestellt ist. Der Druck der Kraftstoffhochdruckquelle 2, der auch als Raildruck bezeichnet wird, steht in sämtlichen Räumen des Injektors 1 an. Somit kann zu jeder Zeit eine Einspritzung ausgehend vom Raildruck stattfinden.In the idle state of the fuel injection device, the solenoid valve 12 is closed. The nozzle needle 10 is located with its tip 11 at the associated seat in plant, so that no injection takes place. The pressure booster piston 25 is pressure balanced, so that no pressure boost takes place. The pressure booster piston 25 is in its defined intermediate position 85, the in FIG. 3 is shown. The pressure of the high-pressure fuel source 2, which is also referred to as rail pressure, is in all rooms of the injector 1 on. Thus, an injection can take place at any time starting from the rail pressure.

In Figur 3 nimmt der Druckverstärkerkolben 25 deshalb seine definierte Zwischenstellung 85 ein, die auch als Ausgangsstellung bezeichnet wird, weil die Federkraft der Rückstellfedereinrichtung 70 größer ist als die Federkraft der Druckverstärkerfeder 27. Nach einem Absenken des Raildrucks erfolgt ein Druckabbau in dem Druckverstärkerarbeitsraum 26 und dem Druckverstärkersteuerraum 23. Der Druckverstärkerdruckraum 22 kann sich normalerweise nicht entspannen, da sämtliche Verbindungspfade zum Raildruck geschlossen sind und der Druckverstärkerkolben 25 bei herkömmlichen Kraftstoffeinspritzungen keinen Negativhub durchführen kann. Ein Druckausgleich über die Führungen am Druckverstärkerkolben 25 und an der Düsennadel 10 kann nur sehr langsam erfolgen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Druckverstärkerdruckraum 22 dadurch entspannt, dass der Druckverstärkerkolben 25 aus der Zwischenstellung 85 noch weiter zurückfahren kann, bis er seine Druckausgleichsstellung 86 erreicht. Dabei wird gleichzeitig der Anschlagring 81 mit nach oben, das heißt vom Brennraum weg, geschoben. Bei einem Ansteigen des Raildrucks fährt der Druckverstärkerkolben aufgrund der Federkräfte der Federn 27 und 70 wieder in seine definierte Zwischenstellung 85 zurück.In FIG. 3 Therefore, the pressure booster piston 25 assumes its defined intermediate position 85, which is also referred to as the starting position, because the spring force of the return spring device 70 is greater than the spring force of the booster spring 27. After lowering the rail pressure, a pressure reduction takes place in the pressure booster working chamber 26 and the pressure booster control chamber 23rd The pressure booster pressure space 22 can not normally relax because all the connection paths to the rail pressure are closed and the pressure booster piston 25 can not make a negative lift in conventional fuel injections. A pressure compensation via the guides on the pressure booster piston 25 and the nozzle needle 10 can only be done very slowly. According to the present invention, the pressure booster pressure chamber 22 is relaxed by the pressure booster piston 25 being able to retract further from the intermediate position 85 until it reaches its pressure equalization position 86. At the same time, the stop ring 81 is pushed upwards, that is, away from the combustion chamber. As the rail pressure increases, the pressure intensifier piston returns to its defined intermediate position 85 due to the spring forces of the springs 27 and 70.

Das in Figur 5 dargestellte Ausführungsbeispiel ähnelt den in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen. Zur Bezeichnung gleicher Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden wird auf die vorangegangene Beschreibung der Figuren 1 bis 4 verwiesen. Im Folgenden wird auf die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsbeispielen eingegangen.This in FIG. 5 illustrated embodiment is similar to those in the FIGS. 1 to 4 illustrated embodiments. To designate the same parts, the same reference numerals are used. To repetitions to avoid the previous description of the FIGS. 1 to 4 directed. In the following, the differences between the individual embodiments will be discussed.

Bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel geht von dem brennraumfernen Ende des Bundes 78 des Druckverstärkerkolbens 25 ein im Wesentlichen kreiszylinderförmiger Kolbenabschnitt 110 aus, dessen brennraumfernes Ende einen Bund 112 aufweist. An der brennraumnahen Stirnseite des Bundes 112 befindet sich ein Anschlagring 114 in Anlage, der sich wiederum mit seiner brennraumfernen Stirnseite an einem Anschlag 115 des Injektorgehäuses 6 abstützt. An der brennraumfernen Stirnseite des Bundes 78 des Druckverstärkerkolbens 25 liegt ein weiterer Anschlagring 118 an, der sich mit seiner brennraumnahen Stirnseite an einem weiteren Anschlag 120 des Injektorgehäuses 6 abstützt. Zwischen den beiden Anschlagringen 114, 118 ist die Druckverstärkerfeder 27 angeordnet, die bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel gleichzeitig auch als Rückstellfedereinrichtung 70 wirkt.At the in FIG. 5 illustrated embodiment starts from the combustion chamber distant end of the collar 78 of the pressure booster piston 25 is a substantially circular cylindrical piston portion 110 whose combustion chamber remote end has a collar 112. At the combustion chamber near end face of the collar 112 is a stop ring 114 in Appendix, which in turn is supported with its combustion chamber distant end face against a stop 115 of the injector 6. At the combustion chamber remote end face of the collar 78 of the pressure booster piston 25 is another stop ring 118, which is supported with its end near the combustion chamber at a further stop 120 of the injector 6. Between the two stop rings 114, 118, the pressure booster spring 27 is arranged, which in the in FIG. 5 illustrated embodiment also acts as a return spring means 70 at the same time.

Im deaktivierten Ruhezustand des Injektors 1 ist der Druckverstärkersteuerraum 23 über die Zumessventileinrichtung 12 ebenso wie der Druckverstärkerarbeitsraum 26 mit dem Druck des Hochdruckspeicherraums 2 beaufschlagt, der auch als Kraftstoffhochdruckquelle bezeichnet wird. Die Verbindungsleitung 90 zum Niederdruckbereich, die auch als Rücklauf bezeichnet wird, ist geschlossen. Im Ruhezustand ist der Druckverstärkerkolben 25 druckausgeglichen und es findet keine Druckverstärkung statt. Die Düsennadel 10 ist geschlossen.In the deactivated state of rest of the injector 1, the pressure booster control chamber 23 is acted upon by the metering valve device 12 as well as the pressure booster working chamber 26 with the pressure of the high-pressure reservoir 2, which is also referred to as high-pressure fuel source. The connection line 90 to the low pressure region, which is also referred to as return, is closed. At rest, the pressure booster piston 25 is pressure balanced and there is no pressure boost. The nozzle needle 10 is closed.

Zur Aktivierung des Injektors 1 wird der Druckverstärkersteuerraum 23 durch die Zumesseinrichtung 12 von der Kraftstoffhochdruckquelle 2 abgekoppelt, indem das Zumessventil 12 aus der in Figur 5 dargestellten ersten Stellung in seine zweite Stellung verstellt wird. In dieser zweiten (nicht dargestellten) Stellung des Zumessventils 12 wird der Druckverstärkersteuerraum 23 über die Steuerleitung 92 in den Rücklauf 90 druckentlastet. Der Druckverstärkerkolben 25 beginnt mit seinem Einspritzhub, der auch als Förderhub bezeichnet wird, und bewegt sich nach unten, also zum Brennraum hin. Dabei wird der Druck in dem Druckverstärkerdruckraum 22 entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des Druckverstärkers 5, der auch als Druckübersetzer bezeichnet wird, erhöht und zur Einspritzdüse weitergeleitet. Das Rückschlagventil 56 ist geschlossen und dichtet den Druckverstärkerdruckraum 22 ab. Die Düsennadel, die auch als Einspritzdüse bezeichnet wird, beginnt zu öffnen, wobei Kraftstoff aus dem Einspritzventilgliedsteuerraum 60, der auch als Dämpfungsraum bezeichnet wird, über die Drossel 105 verdrängt werden muss. Dadurch wird die Nadelöffnungsgeschwindigkeit verringert.To activate the injector 1, the pressure booster control chamber 23 is disconnected by the metering device 12 from the high-pressure fuel source 2 by the metering valve 12 from the in FIG. 5 shown adjusted first position to its second position. In this second (not shown) position of the metering valve 12, the pressure intensifier control chamber 23 is relieved of pressure via the control line 92 in the return line 90. The pressure booster piston 25 begins its injection stroke, which is also referred to as a delivery stroke, and moves downwards, ie towards the combustion chamber. In this case, the pressure in the pressure booster pressure chamber 22 is increased in accordance with the transmission ratio of the pressure booster 5, which is also referred to as pressure booster, and forwarded to the injection nozzle. The check valve 56 is closed and seals the pressure booster pressure chamber 22 from. The nozzle needle, which is also referred to as an injector, begins to open, with fuel from the Einspritzventilgliedsteuerraum 60, which is also referred to as a damping chamber, must be displaced via the throttle 105. This reduces the needle opening speed.

Während der Einspritzung wird durch das Zumessventil 12, das auch als Steuerventil bezeichnet wird, der Druckverstärkersteuerraum 23, der auch als Rückraum bezeichnet wird, vom Rücklauf 90 getrennt und mit dem Versorgungsdruck des Kraftstoffhochdruckspeichers 2 verbunden. Dadurch baut sich in dem Druckverstärkersteuerraum 23 und der Steuerleitung 92 Raildruck auf. Gleichzeitig fällt der Druck in dem Druckverstärkerdruckraum 22 und dem Druckraum 15 auf Raildruck ab. Die Düsennadel 10 schließt. Dabei trennt sich die Düsennadel 10 vom dem Dämpfungskolben 98 und führt eine schnelle Schließbewegung aus. Der Dämpferkolben 98 wird anschließend durch die hydraulischen Kräfte zurückgestellt.During the injection, the pressure booster control chamber 23, which is also referred to as the back space, is separated from the return line 90 by the metering valve 12, which is also referred to as a control valve, and connected to the supply pressure of the high-pressure fuel reservoir 2. This builds in the pressure booster control chamber 23 and the control line 92 rail pressure. At the same time, the pressure in the pressure booster pressure chamber 22 and the pressure chamber 15 drops to rail pressure. The nozzle needle 10 closes. In this case, the nozzle needle 10 separates from the damping piston 98 and performs a fast closing movement. The damper piston 98 is then reset by the hydraulic forces.

Nach dem Druckausgleich des Systems wird der Druckverstärkerkolben 25 durch die Druckverstärkerfeder 27 in seiner Ausgangslage zurückgestellt, wobei der Druckverstärkerdruckraum 22 über das Rückschlagventil 56 befüllt wird. Die Ausgangslage des Druckverstärkerkolbens 25 wird dabei durch den Anschlag des Anschlagrings 114 am Injektorgehäuse bei 115 definiert. Der Druckverstärkerkolben 25 kann aufgrund der Rückstellfederkraft der Druckverstärkerfeder 27 nicht weiter zurückfahren.After pressure equalization of the system, the pressure booster piston 25 is reset by the booster spring 27 in its initial position, wherein the pressure booster pressure chamber 22 is filled via the check valve 56. The initial position of the pressure intensifier piston 25 is defined by the stop of the stop ring 114 on the injector at 115. The pressure booster piston 25 can not retract further due to the return spring force of the booster spring 27.

Wenn sich der Druckverstärkerkolben 25 in seiner Ausgangslage befindet, dichtet das Rückschlagventil 56 den Hochdruckbereich gegenüber der Steuerleitung 94 und dem Dämpfermodul, das den Dämpferkolben 98 umfasst, ab, so dass in diesem Bereich kein Druckabbau stattfinden kann. Der Hochdruckbereich umfasst den Druckverstärkerdruckraum 22, den Verbindungskanal 18, der auch als Verbindungsleitung bezeichnet wird, und den Druckraum 15, der auch als Düsennadeldruckraum bezeichnet wird. Wenn der Systemdruck, also der Druck in dem Hochdruckspeicherraum 2, sehr schnell abgesenkt wird, dann fällt der Druck auf das brennraumferne Ende der Düsennadel 10, das auch als Rückseite der Düsennadel 10 bezeichnet wird, ab. In dem Düsennadeldruckraum 15 bleibt jedoch der hohe Druck erhalten. Dadurch öffnet die Düsennadel 10 und es kommt zu einer ungewollten Einspritzung, bis der Überdruck im Hochdruckbereich abgebaut ist.When the pressure booster piston 25 is in its initial position, the check valve 56 seals the high pressure area with respect to the control line 94 and the damper module comprising the damper piston 98, so that no pressure reduction can take place in this area. The high-pressure region comprises the pressure booster pressure chamber 22, the connecting channel 18, which is also referred to as a connecting line, and the pressure chamber 15, which is also referred to as a nozzle needle pressure chamber. If the system pressure, ie the pressure in the high-pressure reservoir 2, is lowered very quickly, then the pressure falls on the combustion chamber remote end of the nozzle needle 10, which is also referred to as the back of the nozzle needle 10 from. In the nozzle needle pressure chamber 15, however, the high pressure is maintained. This opens the nozzle needle 10 and it comes to an unwanted injection until the pressure in the high pressure area is reduced.

Um eine solche ungewollte Einspritzung zu vermeiden, ist der Druckverstärkerkolben 25 gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgebildet, dass er im Ruhezustand des Injektors 1 bei einem entstehenden Überdruck in dem Druckverstärkerdruckraum 22 noch über seine Ruhelage hinaus einen Negativhub ausführen kann. Zu diesem Zweck kann der Anschlagring 118 aus seiner Ruhestellung 85 in axialer Richtung nach oben, also vom Brennraum weg, entgegen der Vorspannkraft der Druckverstärkerfeder 27 in seine Druckausgleichsstellung 86 bewegt werden. Der Anschlagring 114 ist so ausgebildet, dass sich das brennraumferne Ende 110 des Druckverstärkerkolbens 25 in dem Injektorgehäuse 6 weiter nach oben, also vom Brennraum weg, bewegen kann.In order to avoid such an unwanted injection, the pressure intensifier piston 25 according to the present invention is designed so that it can perform a negative stroke in the resting state of the injector 1 at a resulting overpressure in the pressure booster pressure chamber 22 beyond its rest position. For this purpose, the stop ring 118 from its rest position 85 in the axial direction upwards, ie away from the combustion chamber, against the biasing force of the pressure booster spring 27 are moved into its pressure compensation position 86. The stop ring 114 is formed so that the combustion chamber remote end 110 of the pressure intensifier piston 25 in the injector 6 further upwards, ie away from the combustion chamber, can move.

Wenn durch eine schnelle Druckabsenkung im Injektor 1 ein Überdruck in dem Druckverstärkerdruckraum 22 entsteht, dann wird der Druckverstärkerkolben 25 über seine Ruhestellung 85 hinaus einen Negativhub ausführen und durch das freigegebene Volumen einen Überdruck in dem Druckverstärkerdruckraum 22 abbauen. Es entsteht lediglich eine kleine Druckdifferenz, die sich aus den Druckflächen des Druckverstärkerkolbens 25 und der Federkraft ergibt. Beim normalen Rückstellen des Druckverstärkerkolbens 25 nach einem Einspritzhub wird der Druckverstärkerkolben 25 nur bis in seine Ruhestellung 85 zurückgestellt, die sich durch den Anschlag 120 des Anschlagrings 118 am Injektorgehäuse definiert, da dann keine Federkraft mehr auf den Druckverstärkerkolben 25 wirkt. Durch den Überdruck im Druckverstärkerdruckraum 22 kann der Druckverstärkerkolben 25 noch einen Negativhub, bezogen auf die Ruhestellung 85, ausführen. Dabei übernimmt die Druckverstärkerfeder 27 die Funktion einer Rückstellfeder, die in Richtung der Ruhestellung 85 des Druckverstärkerkolbens 25 wirkt, bis die Druckausgleichsstellung 86 erreicht ist. Der Druckverstärkerkolben 25 wird durch die Druckverstärkerfeder 27 in seiner Ruhestellung 85 fixiert.If a positive pressure in the pressure booster pressure chamber 22 is created by a rapid pressure reduction in the injector 1, then the pressure booster piston 25 will perform a negative lift beyond its rest position 85 and reduce an overpressure in the pressure booster pressure chamber 22 by the released volume. It only creates a small pressure difference, which results from the pressure surfaces of the pressure booster piston 25 and the spring force. The normal return of the pressure booster piston 25 after an injection stroke, the pressure booster piston 25 reset only to its rest position 85, which is defined by the stop 120 of the stop ring 118 on the injector, since then no spring force acts on the pressure booster piston 25. Due to the overpressure in the pressure booster pressure chamber 22, the pressure booster piston 25 can still perform a negative stroke, relative to the rest position 85. In this case, the booster spring 27 assumes the function of a return spring which acts in the direction of the rest position 85 of the pressure booster piston 25 until the pressure equalization position 86 is reached. The pressure booster piston 25 is fixed by the booster spring 27 in its rest position 85.

Claims (9)

  1. Device for injecting fuel into a combustion chamber (80) of an internal combustion engine, having a fuel injector (1) which can be charged with fuel at high pressure by a fuel high-pressure source (2) and which can be actuated by means of a metering valve device (12) by means of which the pressure in a pressure booster control chamber (23) can be controlled in such a way that the pressure in a pressure booster pressure chamber (22), which is delimited by a pressure booster piston (25) and can be filled with fuel from the fuel high-pressure source (2) via a check valve (56) and is connected to an injection valve member pressure chamber (15), is increased by the pressure booster piston (25) in such a way that an injection valve member (10) for injecting fuel opens such that fuel is injected from the injection valve member pressure chamber (15) into the combustion chamber (80) of the internal combustion engine, the pressure booster piston (25) assuming a rest position (85) in the rest state, characterized in that the pressure booster piston (25) is acted on by a compensation movement restoring spring device (27, 70), in such a way that, if an excess pressure is generated in the pressure booster pressure chamber (22) as a result of a fast pressure drop in the injector (1), the pressure booster piston (25) performs a negative stroke beyond its rest position (85) into a pressure compensation position (86), and that, in the event of an increase in the rail pressure, the pressure booster piston (25) moves back into its rest position (85) counter to the direction of the pressure compensation movement.
  2. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the pressure booster piston (25) can be loaded by the compensation movement restoring spring device (27) both in and also counter to the direction of the pressure compensation movement.
  3. Fuel injection device according to Claim 1 or 2, characterized in that the compensation movement restoring spring device (27) is braced between stop rings (114, 118) which are supported in opposite directions against an injector housing (6).
  4. Fuel injection device according to Claim 3, characterized in that one of the stop rings (118) bears against a collar (78) which is formed on the pressure booster piston (25) and which delimits the pressure booster control chamber (23).
  5. Fuel injection device according to Claim 4, characterized in that the stop ring (118) which bears against the collar (78) is movable back and forth between two stops (85, 86) which are provided on the injector housing (6).
  6. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the compensation movement restoring spring device (70) acts on that end of the pressure booster piston (25) which faces away from the pressure booster pressure chamber (22), and said compensation movement restoring spring device is arranged in a pressure booster working chamber (26) which is connected to the fuel high-pressure source (2).
  7. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the compensation movement restoring spring device (70) is braced between a stop (71), which is fixed with respect to the injector housing, and a collar which is formed on the pressure booster piston (25) and which delimits the pressure booster control chamber (23).
  8. Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure relief duct (65) extends from the pressure booster pressure chamber, which pressure relief duct is connected via the metering valve device (12) to the fuel high-pressure source (2) and is closed by the pressure booster piston (25) in the rest state of the fuel injection device and is opened up only when the pressure of the fuel high-pressure source (2) falls.
  9. Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the metering valve device (12) and/or the injection valve member (10) and/or the pressure booster piston (25) are/is integrated into the fuel injector (1).
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