EP2084392A1 - Fuel injector - Google Patents

Fuel injector

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Publication number
EP2084392A1
EP2084392A1 EP07820246A EP07820246A EP2084392A1 EP 2084392 A1 EP2084392 A1 EP 2084392A1 EP 07820246 A EP07820246 A EP 07820246A EP 07820246 A EP07820246 A EP 07820246A EP 2084392 A1 EP2084392 A1 EP 2084392A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
fuel injector
valve pin
control chamber
injector according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07820246A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Friedrich Boecking
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2084392A1 publication Critical patent/EP2084392A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/004—Sliding valves, e.g. spool valves, i.e. whereby the closing member has a sliding movement along a seat for opening and closing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
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    • F02M63/008—Hollow valve members, e.g. members internally guided
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    • F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0026—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using piezoelectric or magnetostrictive actuators

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector according to the preamble of patent claim 1.
  • the fuel injector according to the invention with its force-balanced control sleeve has, depending on the design, one or more of the following advantages:
  • Control sleeve is guided, represents a simple compact solution
  • a very narrow piezoactuator can be used, which is specially bred to stroke. Since hardly any force is required from the piezoactuator, it can be very small in diameter;
  • valve pin To improve the strength of the transverse bores of the valve pin can be eccentrically offset with respect to its longitudinal bore and / or arranged in height.
  • the required high-pressure resistance can be achieved with a significantly smaller valve pin diameter, which reduces the guide leakage on the valve pin square.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of the fuel injector according to the invention
  • 3 shows a third embodiment of the fuel injector according to the invention
  • 4 shows a fourth embodiment of the fuel injector according to the invention
  • FIG. 5 shows a fifth embodiment of the fuel injector according to the invention
  • FIGS. 6a-6c modifications to the valve pin of the in Fig. 1 to 5 fuel injectors shown.
  • Fig. 7 shows a further modification to the valve pin of FIGS. 1 to 5 shown
  • the fuel injector 1 shown in Fig. 1 is usually used in an internal combustion engine having a plurality of cylinders, wherein each of these cylinders is associated with such an injector (fuel injection valve).
  • This injector has in known manner a protruding into a cylinder combustion chamber of the internal combustion engine, not shown here injector and the injector depending on the pressure in a control chamber 2 opening and closing, here indicated only to a small extent nozzle needle 3.
  • the control chamber 2 is connected via an inlet throttle (Z-throttle) 4 permanently to a high-pressure inlet line (high pressure side) 5 of the fuel.
  • a control valve 6 is provided in the form of a 2/2-way valve, which opens or blocks the connection of the control chamber 2 with a low-pressure chamber (low-pressure side) 7, which is connected to a drain 7a.
  • the high-pressure feed line 5 may be connected to a high-pressure accumulator, not shown (common rail).
  • the nozzle needle 3 is guided to form the control chamber 2 in a valve piece 8, in which the Z-throttle 4 is provided.
  • the control valve 6 has a fixed valve pin 9 with a coming from the control chamber 2 and opening into an annular groove 10 of the valve pin 9 inner discharge channel 11 and surrounded by the low-pressure chamber 7 - A -
  • Control sleeve 12 which is slidably guided on the projecting into the low-pressure chamber 7 free end of the valve pin 9 between two valve positions.
  • the control sleeve 12 closes in one closed valve position shown in Figure 1, the annular groove 10 to the outside and opens in the other, open valve position, the compound of the annular groove 10 to the low pressure side 7.
  • the discharge channel 11 is connected to the control chamber 2 via a valve in the piece. 8 provided outlet throttle (A-throttle) 13 connected and formed in the valve pin 9 by a longitudinal bore 14 and thereof to the annular groove 10 outgoing transverse bores 15.
  • the transverse bores 15 of the valve pin 9 go centric and not offset in height from the longitudinal bore 14 from.
  • the control sleeve 12 is biased by a housing side supported closing spring 16 upwards in its closed valve position and by means of a magnetic coil 17 whose magnetic field acts on an armature plate 18 of the control sleeve 12, downwardly displaceable in its open valve position.
  • the armature disk 18 is provided at the upper end of the control sleeve 12.
  • the valve piece 8 is in a bore 19 of a
  • Injector body 20 clamped by means of a valve clamping screw 21.
  • the valve pin 9 is screwed with its lower end into a threaded bore 22 of the valve piece 8, wherein it bears sealingly against the valve piece 8 with a sealing seat 23.
  • the magnet coil 17 with its magnetic core 24 is likewise arranged in the bore 19 and fastened to the valve clamping screw 21 by means of screws 25 which are screwed into corresponding axial threaded bores 26 of the valve clamping screw 21.
  • the magnet coil 17 is arranged in the low-pressure space 7 between the valve clamping screw 21 and the armature disk 18.
  • the control sleeve 12 In its closed valve position shown in FIG. 1, the control sleeve 12 bears against a conical valve seat 27 of the valve pin 9.
  • the diameter d of the valve seat 27 is equal to the guide diameter D of the free end of the valve pin 9, whereby the control sleeve 12 is force-balanced.
  • the connection of the control chamber 2 to the low pressure side 7 is closed by the annular groove 10 occluding control sleeve 12 and therefore the nozzle needle 3 closed by the pressure prevailing in the control chamber 2 high pressure.
  • the fuel injector 1 shown in FIG. 2 differs from the fact that here the valve pin 9 is screwed into a holding plate (holding device) 28, which engages in the bore 19 of the valve clamping screw 21 and together with the valve piece. 8 is tense.
  • the valve pin 9 lies with its sealing seat 23 sealingly against the retaining disk 28.
  • the armature disk 18 is arranged at the upper end of the control sleeve 12 in the injector 1 shown in FIG. 2, the armature disk 18 is arranged at the lower end of the control sleeve 12.
  • the Abgresstoss on flat formed valve seat 27 is discharged directly into the leakage oil (low pressure chamber 7) and does not affect the armature movement.
  • the control sleeve 12 is opened via a hydraulic booster 30, which in turn is actuated by a piezoactuator 31.
  • the hydraulic booster 30 comprises two pistons 33, 34 coupled to each other by a fuel-filled booster chamber 32, the piezo actuator 31 acting on the upper piston 33 and the lower piston 34 is integrally connected to the control sleeve 12.
  • the piezo-actuator 31 is energized and thus extended, whereby the upper piston 33 is displaced down into the booster chamber 32 and thus the lower piston 34 and the control sleeve 12 are moved down into the closed valve position.
  • the piezoelectric actuator 31 is shortened, as a result of which the upper piston 33 is pushed upwards and thus also the lower piston 34 or the control sleeve 12 are displaced upward into the open valve position. Via an above the valve seat 27 provided bore 35 of the control sleeve 12 of the annular space 10 is now connected to the low-pressure chamber 7. Since hardly force is required from the piezo actuator 31, it can be made very small in diameter.
  • the fuel injector 1 shown in Fig. 4 differs in that here the valve pin 9 is not bolted to the valve piece 8, but below in a blind bore 40 of the valve member 8 and taken up in a blind bore 41 of an upper housing plate 42 and is supported therein by means of a plate spring 43 supported in the blind bore 40.
  • the housing plate 42 is fastened to the injector body 20 by means of a clamping nut 44.
  • valve pin 9 of the injector 1 shown in FIG. 5 is made in one piece with the upper housing plate 42, which is fastened to the injector body 20 by means of the clamping nut 44.
  • FIGS. FIGS. 6a to 6c show cross sections of modified valve bolts 9, in which one or more transverse bores 15 each depart eccentrically from the longitudinal bore 14.
  • the diameter of the longitudinal bore 14 is at least twice as large as the diameter of the transverse bore 15.
  • the two transverse bores 15 shown in FIG. 6a are eccentric and opposed to each other from the longitudinal bore 14.
  • the two transverse bores 15 shown in FIG. 6b descend eccentrically from the longitudinal bore 14 and at an angle of 90 °, wherein also an angle greater than 90 ° can be selected.
  • Fig. 6c only a single transverse bore 15 is provided which goes off eccentrically from the longitudinal bore 14. Fig.
  • valve pin 9 shows a modified valve pin 9, in which the two transverse bores 15 are offset in height by .DELTA.L.
  • the transverse bores 15 can be centered from the longitudinal bore 14 or analogous to FIGS. 6a to 6c each off eccentrically.
  • the high pressure resistance of the valve pin 9 can be optimized and so a significantly smaller valve pin diameter can be achieved, which reduces the guide leakage on the valve pin 9 square.

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Abstract

Disclosed is a fuel injector (1) for internal combustion engines, comprising a control chamber (2) which is connected to a high-pressure side (5) and the pressure of which is used for controlling the movement of a nozzle pin (3), and a control valve (6) that blocks or opens the connection of the control chamber (2) to a low-pressure side (7). The control valve (6) is provided with a stationary valve pin (9) which has an internal relief duct (11) that extends from the control chamber (2) to an annular groove (10) of the valve pin (9). The control valve (6) is also provided with a force-balanced control sleeve (12) that is movably guided along the valve pin (9) end facing away from the control chamber (2) and externally seals the annular groove (10) in the closed valve position while opening the connection of the annular groove (10) to the low-pressure side (7) in the open valve position in which the control sleeve (12) is moved in the direction of the control chamber (2).

Description

Kraftstoffiniektor Kraftstoffiniektor
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffinjektor nach der Gattung des Patentanspruchs 1.The invention relates to a fuel injector according to the preamble of patent claim 1.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor mit seiner kraftausgeglichenen Steuerhülse hat je nach Bauart einen oder mehrere der folgenden Vorteile:The fuel injector according to the invention with its force-balanced control sleeve has, depending on the design, one or more of the following advantages:
- Der erfindungsgemäße CommonRail-Injektor mit kraftausgeglichenem Steuerventil und mit einem ins Ventilstück integrierten Ventilbolzen, auf dem die- The CommonRail injector according to the invention with force-balanced control valve and with a valve piece integrated in the valve pin on which the
Steuerhülse geführt ist, stellt eine einfache kompakte Lösung dar;Control sleeve is guided, represents a simple compact solution;
- Durch Verwendung eines kraftausgeglichenen Steuerventils, bei dem die aus dem Steuerraum abgesteuerte Leckmenge direkt ins Lecköl (Niederdruckraum) und nicht durch den Anker geführt wird, kann die Dynamik des Injektors deutlich verbessert werden;- By using a force-balanced control valve, in which the discharged from the control chamber leakage rate is fed directly into the leakage oil (low pressure chamber) and not by the armature, the dynamics of the injector can be significantly improved;
- Die Verwendung einer kraftausgeglichenen Steuerhülse, die auf dem Ventilbolzen geführt ist und in Bewegungsrichtung eines Piezoaktors öffnet, ermöglicht eine hydraulische Übersetzung ohne Bewegungsumkehr; - Durch Abstützung des Ventilbolzens oben am Gehäuse kann der druckabhängige Ankerhubfehler reduziert werden;- The use of a force-balanced control sleeve, which is guided on the valve pin and opens in the direction of movement of a piezoelectric actuator, allows a hydraulic translation without reversal of motion; - By supporting the valve pin on top of the housing, the pressure-dependent Ankerhubfehler can be reduced;
- Kraftausgeglichene Steuerventile mit großem Ventildurchmesser sind gut gedämpft und haben den Vorteil, nur kleine Ventilhübe zu machen. Wenn der Absteuerstoß des Steuerventils nicht über den Magnetanker geführt wird, wird dieser nicht zum Schwingen angeregt;- Power balanced control valves with large valve diameters are well damped and have the advantage of making only small valve strokes. If the Absteuererstoß of the control valve is not guided over the armature, this is not excited to vibrate;
- Durch Verwendung eines kraftausgeglichenen Steuerventils kann ein sehr schmaler Piezoaktor verwendet werden, der speziell auf Hub gezüchtet ist. Da vom Piezoaktor kaum Kraft abverlangt wird, kann er im Durchmesser sehr klein sein;- By using a force balanced control valve, a very narrow piezoactuator can be used, which is specially bred to stroke. Since hardly any force is required from the piezoactuator, it can be very small in diameter;
- Zur Verbesserung der Festigkeit können die Querbohrungen des Ventilbolzens bezüglich seiner Längsbohrung exzentrisch versetzt oder/und in der Höhe angeordnet werden. Die erforderliche Hochdruckfestigkeit kann bei deutlich kleinerem Ventilbolzendurchmesser erreicht werden, was die Führungsleckage am Ventilbolzen quadratisch reduziert.- To improve the strength of the transverse bores of the valve pin can be eccentrically offset with respect to its longitudinal bore and / or arranged in height. The required high-pressure resistance can be achieved with a significantly smaller valve pin diameter, which reduces the guide leakage on the valve pin square.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the subject invention are the description, the drawings and claims removed.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figuren sind teilweise abgebrochen, schematisch und nicht maßstäblich. Es zeigen:Embodiments of the fuel injector according to the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. The figures are partially broken off, schematically and not to scale. Show it:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors;Fig. 1 shows a first embodiment of the fuel injector according to the invention;
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors;2 shows a second embodiment of the fuel injector according to the invention;
Fig. 3 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors; Fig. 4 eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors;3 shows a third embodiment of the fuel injector according to the invention; 4 shows a fourth embodiment of the fuel injector according to the invention;
Fig. 5 eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors;5 shows a fifth embodiment of the fuel injector according to the invention;
Fign. 6a-6c Modifikationen am Ventilbolzen der in Fign. 1 bis 5 gezeigten Kraftstoffinjektoren; undFIGS. 6a-6c modifications to the valve pin of the in Fig. 1 to 5 fuel injectors shown; and
Fig. 7 eine weitere Modifikation am Ventilbolzen der in Fign. 1 bis 5 gezeigtenFig. 7 shows a further modification to the valve pin of FIGS. 1 to 5 shown
Kraftstoffinjektoren .Fuel injectors.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Der in Fig. 1 gezeigte Kraftstoffinjektor 1 wird üblicherweise bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern verwendet, wobei jedem dieser Zylinder ein solcher Injektor (Kraftstoffeinspritzventil) zugeordnet ist. Dieser Injektor weist in an sich bekannter Weise eine in einen Zylinderbrennraum der Brennkraftmaschine ragende, hier nicht näher dargestellte Einspritzdüse sowie eine die Einspritzdüse abhängig vom Druck in einem Steuerraum 2 öffnende und schließende, hier nur zu einem kleinen Teil angedeutete Düsennadel 3 auf. Der Steuerraum 2 ist über eine Zulaufdrossel (Z-Drossel) 4 dauerhaft an eine Hochdruck-Zulaufleitung (Hochdruckseite) 5 des Kraftstoffs angeschlossen. Zum Steuern des Einspritzvorgangs ist ein Steuerventil 6 in Form eines 2/2-Wegeventils vorgesehen, das die Verbindung des Steuerraums 2 mit einem Niederdruckraum (Niederdruckseite) 7, welcher an einen Leckölablauf 7a angeschlossen ist, öffnet oder sperrt. Die Hochdruck-Zulaufleitung 5 kann mit einem nicht gezeigten Hochdruckspeicher (Common Rail) verbunden sein. Die Düsennadel 3 ist unter Ausbildung des Steuerraums 2 in einem Ventilstück 8 geführt, in dem auch die Z- Drossel 4 vorgesehen ist.The fuel injector 1 shown in Fig. 1 is usually used in an internal combustion engine having a plurality of cylinders, wherein each of these cylinders is associated with such an injector (fuel injection valve). This injector has in known manner a protruding into a cylinder combustion chamber of the internal combustion engine, not shown here injector and the injector depending on the pressure in a control chamber 2 opening and closing, here indicated only to a small extent nozzle needle 3. The control chamber 2 is connected via an inlet throttle (Z-throttle) 4 permanently to a high-pressure inlet line (high pressure side) 5 of the fuel. For controlling the injection process, a control valve 6 is provided in the form of a 2/2-way valve, which opens or blocks the connection of the control chamber 2 with a low-pressure chamber (low-pressure side) 7, which is connected to a drain 7a. The high-pressure feed line 5 may be connected to a high-pressure accumulator, not shown (common rail). The nozzle needle 3 is guided to form the control chamber 2 in a valve piece 8, in which the Z-throttle 4 is provided.
Das Steuerventil 6 weist einen feststehenden Ventilbolzen 9 mit einem vom Steuerraum 2 kommenden und in eine Ringnut 10 des Ventilbolzens 9 mündenden inneren Entlastungskanal 11 und eine vom Niederdruckraum 7 umgebene - A -The control valve 6 has a fixed valve pin 9 with a coming from the control chamber 2 and opening into an annular groove 10 of the valve pin 9 inner discharge channel 11 and surrounded by the low-pressure chamber 7 - A -
Steuerhülse 12 auf, die auf dem in den Niederdruckraum 7 ragenden freien Ende des Ventilbolzens 9 zwischen zwei Ventilstellungen verschiebbar geführt ist. Die Steuerhülse 12 verschließt in der einen in Fig.1 gezeigten geschlossenen Ventilstellung die Ringnut 10 nach außen und öffnet in der anderen, geöffneten Ventilstellung die Verbindung der Ringnut 10 zu der Niederdruckseite 7. Der Entlastungskanal 11 ist mit dem Steuerraum 2 über eine im Ventilstück 8 vorgesehene Ablaufdrossel (A-Drossel) 13 verbunden und im Ventilbolzen 9 durch eine Längsbohrung 14 und davon zur Ringnut 10 abgehende Querbohrungen 15 gebildet. Die Querbohrungen 15 des Ventilbolzens 9 gehen zentrisch und zueinander nicht höhenversetzt von der Längsbohrung 14 ab. Die Steuerhülse 12 ist durch eine gehäuseseitig abgestützte Schließfeder 16 nach oben in ihre geschlossene Ventilstellung vorgespannt und mittels einer Magnetspule 17, deren Magnetfeld auf eine Ankerscheibe 18 der Steuerhülse 12 wirkt, nach unten in ihre geöffnete Ventilstellung verschiebbar. Die Ankerscheibe 18 ist am oberen Ende der Steuerhülse 12 vorgesehen. Das Ventilstück 8 ist in einer Bohrung 19 einesControl sleeve 12 which is slidably guided on the projecting into the low-pressure chamber 7 free end of the valve pin 9 between two valve positions. The control sleeve 12 closes in one closed valve position shown in Figure 1, the annular groove 10 to the outside and opens in the other, open valve position, the compound of the annular groove 10 to the low pressure side 7. The discharge channel 11 is connected to the control chamber 2 via a valve in the piece. 8 provided outlet throttle (A-throttle) 13 connected and formed in the valve pin 9 by a longitudinal bore 14 and thereof to the annular groove 10 outgoing transverse bores 15. The transverse bores 15 of the valve pin 9 go centric and not offset in height from the longitudinal bore 14 from. The control sleeve 12 is biased by a housing side supported closing spring 16 upwards in its closed valve position and by means of a magnetic coil 17 whose magnetic field acts on an armature plate 18 of the control sleeve 12, downwardly displaceable in its open valve position. The armature disk 18 is provided at the upper end of the control sleeve 12. The valve piece 8 is in a bore 19 of a
Injektorkörpers 20 mittels einer Ventilspannschraube 21 verspannt. Der Ventilbolzen 9 ist mit seinem unteren Ende in eine Gewindebohrung 22 des Ventilstücks 8 eingeschraubt, wobei er mit einem Dichtsitz 23 dichtend am Ventilstück 8 anliegt. Die Magnetspule 17 mit ihrem Magnetkern 24 ist ebenfalls in der Bohrung 19 angeordnet und mittels Schrauben 25, die in entsprechende axiale Gewindebohrungen 26 der Ventilspannschraube 21 eingeschraubt sind, an der Ventilspannschraube 21 befestigt. Die Magnetspule 17 ist im Niederdruckraum 7 zwischen Ventilspannschraube 21 und Ankerscheibe 18 angeordnet.Injector body 20 clamped by means of a valve clamping screw 21. The valve pin 9 is screwed with its lower end into a threaded bore 22 of the valve piece 8, wherein it bears sealingly against the valve piece 8 with a sealing seat 23. The magnet coil 17 with its magnetic core 24 is likewise arranged in the bore 19 and fastened to the valve clamping screw 21 by means of screws 25 which are screwed into corresponding axial threaded bores 26 of the valve clamping screw 21. The magnet coil 17 is arranged in the low-pressure space 7 between the valve clamping screw 21 and the armature disk 18.
In ihrer in Fig. 1 gezeigten geschlossenen Ventilstellung liegt die Steuerhülse 12 an einem konischen Ventilsitz 27 des Ventilbolzens 9 an. Der Durchmesser d des Ventilsitzes 27 ist dabei gleich dem Führungsdurchmesser D des freien Endes des Ventilbolzens 9, wodurch die Steuerhülse 12 kraftausgeglichen ist. In dieser geschlossenen Ventilstellung ist die Verbindung des Steuerraums 2 zur Niederdruckseite 7 durch die die Ringnut 10 verschließende Steuerhülse 12 gesperrt und daher die Düsennadel 3 durch den im Steuerraum 2 herrschenden Hochdruck geschlossen. Wird die Magnetspule 17 bestromt, wird die Steuerhülse 12 vom Ventilsitz 27 in Richtung auf das untere Ende des Ventilbolzens 9 in ihre geöffnete Ventilstellung gezogen, wodurch sich der Druck im Steuerraum 2 reduziert und die Düsennadel 3 öffnet. Da die Steuerhülse 12 kraftausgeglichen ist, werden nur kleine Kräfte benötigt, um die Steuerhülse 12 zu öffnen. Die Steuerhülse 12 macht nur einen sehr kleinen Öffnungshub von ca. 18-25 μm. Bei geöffneter Steuerhülse 12 begrenzt die A-Drossel 13 den Durchfluss. Wird die Bestromung der Magnetspule 17 aufgehoben, wird die Steuerhülse 12 über die Schließfeder 16 nach oben zurück in ihre geschlossene Ventilstellung bewegt und der Steuerraum 2 über die Z-Drossel 4 wieder gefüllt. Dieser CR-Injektor mit kraftausgeglichenem Magnetventil 6, mit frei stehendem Ventilbolzen 9, der ins Ventilstück 8 integriert ist, und mit integriertem Dichtsitz 23 an der Verschraubung bedeutet eine einfache kompakte Lösung.In its closed valve position shown in FIG. 1, the control sleeve 12 bears against a conical valve seat 27 of the valve pin 9. The diameter d of the valve seat 27 is equal to the guide diameter D of the free end of the valve pin 9, whereby the control sleeve 12 is force-balanced. In this closed valve position, the connection of the control chamber 2 to the low pressure side 7 is closed by the annular groove 10 occluding control sleeve 12 and therefore the nozzle needle 3 closed by the pressure prevailing in the control chamber 2 high pressure. When the solenoid coil 17 is energized, the control sleeve 12 from the valve seat 27 in the direction of the lower end of the valve pin 9 in their open Pulled valve position, whereby the pressure in the control chamber 2 is reduced and the nozzle needle 3 opens. Since the control sleeve 12 is force balanced, only small forces are needed to open the control sleeve 12. The control sleeve 12 makes only a very small opening stroke of about 18-25 microns. When the control sleeve 12 is open, the A-throttle 13 limits the flow. If the energization of the solenoid 17 is released, the control sleeve 12 is moved over the closing spring 16 upwards back into its closed valve position and filled the control chamber 2 via the Z-throttle 4 again. This CR injector with force-balanced solenoid valve 6, with free-standing valve pin 9, which is integrated into the valve piece 8, and with integrated sealing seat 23 on the screw means a simple compact solution.
Bei den nachfolgend beschriebenen weiteren Ausführungsformen von Kraftstoffinjektoren sind all diejenigen Elemente, die mit der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform identisch sind, mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass hinsichtlich deren Beschreibung vollinhaltlich auf die Ausführungen zur ersten Ausführungsform Bezug genommen wird.In the further embodiments of fuel injectors described below, all those elements which are identical to the first embodiment shown in FIG. 1 are provided with the same reference numerals, so that with regard to their description, reference is made in full to the comments on the first embodiment.
Vom Injektor der Fig. 1 unterscheidet sich der in Fig. 2 gezeigte Kraftstoffinjektor 1 dadurch, dass hier der Ventilbolzen 9 in eine Haltescheibe (Haltevorrichtung) 28 eingeschraubt ist, die in der Bohrung 19 von der Ventilspannschraube 21 übergriffen und darin zusammen mit dem Ventilstück 8 verspannt ist. Der Ventilbolzen 9 liegt mit seinem Dichtsitz 23 dichtend an der Haltescheibe 28 an. Anders als beim Injektor der Fig. 1 , bei dem die Ankerscheibe 18 am oberen Ende der Steuerhülse 12 angeordnet ist, ist bei dem in Fig. 2 gezeigten Injektor 1 die Ankerscheibe 18 am unteren Ende der Steuerhülse 12 angeordnet. Der Absteuerstoß am flach ausgebildeten Ventilsitz 27 wird direkt ins Lecköl (Niederdruckraum 7) abgeführt und beeinträchtigt die Ankerbewegung nicht.1, the fuel injector 1 shown in FIG. 2 differs from the fact that here the valve pin 9 is screwed into a holding plate (holding device) 28, which engages in the bore 19 of the valve clamping screw 21 and together with the valve piece. 8 is tense. The valve pin 9 lies with its sealing seat 23 sealingly against the retaining disk 28. In contrast to the injector of FIG. 1, in which the armature disk 18 is arranged at the upper end of the control sleeve 12, in the injector 1 shown in FIG. 2, the armature disk 18 is arranged at the lower end of the control sleeve 12. The Absteuerstoss on flat formed valve seat 27 is discharged directly into the leakage oil (low pressure chamber 7) and does not affect the armature movement.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Kraftstoffinjektor 1 wird die Steuerhülse 12 über einen hydraulischen Übersetzer 30 geöffnet, der wiederum von einem Piezo-Aktor 31 angesteuert wird. Der hydraulische Übersetzer 30 umfasst zwei durch einen kraftstoffgefüllten Übersetzerraum 32 miteinander bewegungsgekoppelte Kolben 33, 34, wobei der Piezo-Aktor 31 auf den oberen Kolben 33 wirkt und der untere Kolben 34 einstückig mit der Steuerhülse 12 verbunden ist. In der gezeigten geschlossenen Ventilstellung ist der Piezo-Aktor 31 bestromt und folglich verlängert, wodurch der obere Kolben 33 nach unten in den Übersetzerraum 32 verschoben ist und somit auch der untere Kolben 34 bzw. die Steuerhülse 12 nach unten in die geschlossene Ventilstellung verschoben sind. Wird die Bestromung aufgehoben, verkürzt sich der Piezo-Aktor 31 , wodurch der obere Kolben 33 nach oben geschoben wird und somit auch der untere Kolben 34 bzw. die Steuerhülse 12 nach oben in die geöffnete Ventilstellung verschoben werden. Über eine oberhalb des Ventilsitzes 27 vorgesehene Bohrung 35 der Steuerhülse 12 ist der Ringraum 10 nun mit dem Niederdruckraum 7 verbunden. Da vom Piezo Aktor 31 kaum Kraft abverlangt wird, kann er im Durchmesser sehr klein ausgebildet werden.In the case of the fuel injector 1 shown in FIG. 3, the control sleeve 12 is opened via a hydraulic booster 30, which in turn is actuated by a piezoactuator 31. The hydraulic booster 30 comprises two pistons 33, 34 coupled to each other by a fuel-filled booster chamber 32, the piezo actuator 31 acting on the upper piston 33 and the lower piston 34 is integrally connected to the control sleeve 12. In the closed valve position shown, the piezo-actuator 31 is energized and thus extended, whereby the upper piston 33 is displaced down into the booster chamber 32 and thus the lower piston 34 and the control sleeve 12 are moved down into the closed valve position. If the energization is canceled, the piezoelectric actuator 31 is shortened, as a result of which the upper piston 33 is pushed upwards and thus also the lower piston 34 or the control sleeve 12 are displaced upward into the open valve position. Via an above the valve seat 27 provided bore 35 of the control sleeve 12 of the annular space 10 is now connected to the low-pressure chamber 7. Since hardly force is required from the piezo actuator 31, it can be made very small in diameter.
Vom Injektor der Fig. 1 unterscheidet sich der in Fig. 4 gezeigte Kraftstoffinjektor 1 dadurch, dass hier der Ventilbolzen 9 nicht mit dem Ventilstück 8 verschraubt, sondern unten in einer Sackbohrung 40 des Ventilstücks 8 und oben in einer Sackbohrung 41 einer oberen Gehäuseplatte 42 aufgenommen und darin mittels einer in der Sackbohrung 40 abgestützten Tellerfeder 43 abgestützt ist. Die Gehäuseplatte 42 ist mittels einer Spannmutter 44 am Injektorkörper 20 befestigt. Durch die Abstützung des Ventilbolzens 9 in der oberen Gehäuseplatte 42 ist der Hubverlust am Anker 18 reduziert. Durch diese Abstützung des Ventilbolzens 9 in der oberen Gehäuseplatte 42 ist der druckabhängige Ankerhubfehler reduziert.From the injector of Fig. 1, the fuel injector 1 shown in Fig. 4 differs in that here the valve pin 9 is not bolted to the valve piece 8, but below in a blind bore 40 of the valve member 8 and taken up in a blind bore 41 of an upper housing plate 42 and is supported therein by means of a plate spring 43 supported in the blind bore 40. The housing plate 42 is fastened to the injector body 20 by means of a clamping nut 44. By supporting the valve pin 9 in the upper housing plate 42, the stroke loss at the armature 18 is reduced. By this support of the valve pin 9 in the upper housing plate 42 of the pressure-dependent Ankerhubfehler is reduced.
Anders als in Fig. 4 ist der Ventilbolzen 9 des in Fig. 5 gezeigten Injektors 1 einstückig mit der oberen Gehäuseplatte 42 ausgeführt, die mittels der Spannmutter 44 am Injektorkörper 20 befestigt ist.Unlike in FIG. 4, the valve pin 9 of the injector 1 shown in FIG. 5 is made in one piece with the upper housing plate 42, which is fastened to the injector body 20 by means of the clamping nut 44.
Fign. 6a bis 6c zeigen Querschnitte von modifizierten Ventilbolzen 9, bei denen eine oder mehrere Querbohrungen 15 jeweils exzentrisch von der Längsbohrung 14 abgehen. Vorzugsweise ist der Durchmesser der Längsbohrung 14 mindestens doppelt so groß wie der Durchmesser der Querbohrung 15. Die beiden in Fig. 6a gezeigten Querbohrungen 15 gehen von der Längsbohrung 14 exzentrisch und einander gegenüberliegend ab. Die beiden in Fig. 6b gezeigten Querbohrungen 15 gehen von der Längsbohrung 14 exzentrisch und unter einem Winkel von 90° ab, wobei auch ein Winkel größer als 90° gewählt werden kann. In Fig. 6c ist nur eine einzige Querbohrung 15 vorgesehen, die von der Längsbohrung 14 exzentrisch abgeht. Fig. 7 zeigt einen modifizierten Ventilbolzen 9, bei dem die beiden Querbohrungen 15 zueinander um ΔL höhenversetzt sind. Die Querbohrungen 15 können von der Längsbohrung 14 zentrisch oder analog zu den Fign. 6a bis 6c jeweils exzentrisch abgehen. Durch diese exzentrische und/oder höhenversetzte Anordnung der Querbohrungen 15 kann die Hochdruckfestigkeit des Ventilbolzens 9 optimiert und so ein deutlich kleinerer Ventilbolzendurchmesser erreicht werden, was die Führungsleckage am Ventilbolzen 9 quadratisch reduziert. FIGS. FIGS. 6a to 6c show cross sections of modified valve bolts 9, in which one or more transverse bores 15 each depart eccentrically from the longitudinal bore 14. Preferably, the diameter of the longitudinal bore 14 is at least twice as large as the diameter of the transverse bore 15. The two transverse bores 15 shown in FIG. 6a are eccentric and opposed to each other from the longitudinal bore 14. The two transverse bores 15 shown in FIG. 6b descend eccentrically from the longitudinal bore 14 and at an angle of 90 °, wherein also an angle greater than 90 ° can be selected. In Fig. 6c, only a single transverse bore 15 is provided which goes off eccentrically from the longitudinal bore 14. Fig. 7 shows a modified valve pin 9, in which the two transverse bores 15 are offset in height by .DELTA.L. The transverse bores 15 can be centered from the longitudinal bore 14 or analogous to FIGS. 6a to 6c each off eccentrically. By this eccentric and / or offset arrangement of the transverse bores 15, the high pressure resistance of the valve pin 9 can be optimized and so a significantly smaller valve pin diameter can be achieved, which reduces the guide leakage on the valve pin 9 square.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Kraftstoffinjektor (1 ) für Brennkraftmaschinen, mit einem an eine Hochdruckseite (5) angeschlossenen Steuerraum (2), über dessen Druck die Bewegung einer Düsennadel (3) gesteuert wird, und mit einem Steuerventil (6), das die Verbindung des Steuerraums (2) zu einer Niederdruckseite (7) entweder sperrt oder öffnet, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (6) einen feststehenden Ventilbolzen (9), welcher einen vom Steuerraum (2) kommenden und in eine Ringnut (10) des Ventilbolzens (9) mündenden inneren Entlastungskanal (1 1 ) aufweist, und eine auf dem dem Steuerraum (3) abgewandten Ende des Ventilbolzens (9) verschiebbar geführte, kraftausgeglichene Steuerhülse (12) aufweist, die in ihrer geschlossenen Ventilstellung die Ringnut (10) nach außen verschließt und in ihrer in Richtung auf den Steuerraum (2) verschobenen geöffneten Ventilstellung die Verbindung der Ringnut (10) zu der Niederdruckseite (7) öffnet.1 . Fuel injector (1) for internal combustion engines, with a control chamber (2) connected to a high-pressure side (5), the pressure of which controls the movement of a nozzle needle (3), and a control valve (6) connecting the control chamber (2) to a low pressure side (7) either blocks or opens, characterized in that the control valve (6) has a fixed valve pin (9), which from the control chamber (2) coming and in an annular groove (10) of the valve pin (9) opening out internal discharge channel (1 1), and on the control chamber (3) facing away from the end of the valve pin (9) slidably guided, force-balanced control sleeve (12) which closes in its closed valve position, the annular groove (10) to the outside and in their direction on the control chamber (2) shifted open valve position opens the connection of the annular groove (10) to the low pressure side (7).
2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilbolzen (9) in ein Ventilstück (8) eingeschraubt ist, das in einer Bohrung (19) eines Injektorkörpers (20) befestigt ist.2. Fuel injector according to claim 1, characterized in that the valve pin (9) is screwed into a valve piece (8) which is fastened in a bore (19) of an injector body (20).
3. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilbolzen (9) in eine Haltescheibe (28) eingeschraubt ist, die in einer Bohrung (19) eines Injektorkörpers (20) befestigt ist.3. Fuel injector according to claim 1, characterized in that the valve pin (9) is screwed into a retaining washer (28) which is fastened in a bore (19) of an injector body (20).
4. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerhülse (12) auf dem freien Ende des Ventilbolzens (9) geführt ist. 4. Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the control sleeve (12) is guided on the free end of the valve pin (9).
5. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das dem Steuerraum (2) zugewandte Ende des Ventilbolzens (9) in einem Ventilstück (8) und das dem Steuerraum (2) abgewandte Ende des Ventilbolzens (9) in einer Gehäuseplatte (42) aufgenommen ist.5. Fuel injector according to claim 1, characterized in that the control chamber (2) facing the end of the valve pin (9) in a valve piece (8) and the control chamber (2) facing away from the end of the valve pin (9) in a housing plate (42). is included.
6. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das dem Steuerraum (2) zugewandte Ende des Ventilbolzens (9) in einem Ventilstück (8) aufgenommen und das dem Steuerraum (2) abgewandte Ende des Ventilbolzens (9) einstückig mit einer Gehäuseplatte (42) ausgebildet ist.6. Fuel injector according to claim 1, characterized in that the control chamber (2) facing the end of the valve pin (9) received in a valve piece (8) and the control chamber (2) facing away from the end of the valve pin (9) integral with a housing plate ( 42) is formed.
7. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilbolzen (9) einen konischen oder einen flachen Ventilsitz (27) aufweist, an dem die Steuerhülse (12) in ihrer geschlossenen Ventilstellung anliegt.7. Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the valve pin (9) has a conical or a flat valve seat (27) against which the control sleeve (12) rests in its closed valve position.
8. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (d) des Ventilsitzes (27) gleich dem Führungsdurchmesser (D) des Ventilbolzens (9) ist.8. Fuel injector according to claim 7, characterized in that the diameter (d) of the valve seat (27) is equal to the guide diameter (D) of the valve pin (9).
9. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerhülse (12) mittels eines Ankers (18) im Magnetfeld einer Magnetspule (17) verschiebbar ist.9. Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the control sleeve (12) by means of an armature (18) in the magnetic field of a magnetic coil (17) is displaceable.
10. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die10. Fuel injector according to claim 9, characterized in that the
Magnetspule (17) auf der dem Steuerraum (2) zugewandten Seite des Ankers (18) angeordnet ist.Magnet coil (17) on the control chamber (2) facing side of the armature (18) is arranged.
11. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerhülse (12) mittels eines Piezo-Aktors (31 ) und eines hydraulischen Übersetzers (30) verschiebbar ist. 11. Fuel injector according to one of claims 1 to 8, characterized in that the control sleeve (12) by means of a piezoelectric actuator (31) and a hydraulic translator (30) is displaceable.
12. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlastungskanal (11 ) eine vom Steuerraum (2) kommende Längsbohrung (14) und eine oder mehrere in die Ringnut (10) des Ventilbolzens (9) mündende Querbohrungen (15) aufweist, die jeweils exzentrisch von der Längsbohrung (14) abgehen.12. Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the discharge channel (11) from the control chamber (2) coming longitudinal bore (14) and one or more in the annular groove (10) of the valve pin (9) opening transverse bores (15) , each eccentrically from the longitudinal bore (14) depart.
13. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Querbohrungen (15) bezüglich der Längsbohrung (14) einander gegenüber liegen oder einen Winkel zwischen 90° und 180° einschließen.13. Fuel injector according to claim 12, characterized in that two transverse bores (15) with respect to the longitudinal bore (14) face each other or enclose an angle between 90 ° and 180 °.
14. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlastungskanal (11 ) eine vom Steuerraum (2) kommende Längsbohrung (14) und eine oder mehrere in die Ringnut (10) des Ventilbolzens (9) mündende Querbohrungen (15) aufweist, die zueinander höhenversetzt sind. 14. Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the discharge channel (11) from the control chamber (2) coming longitudinal bore (14) and one or more in the annular groove (10) of the valve pin (9) opening transverse bores (15) , which are offset in height to each other.
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