WO1999032788A1 - Fuel injection valve for an internal combustion engine - Google Patents

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WO1999032788A1
WO1999032788A1 PCT/EP1998/007858 EP9807858W WO9932788A1 WO 1999032788 A1 WO1999032788 A1 WO 1999032788A1 EP 9807858 W EP9807858 W EP 9807858W WO 9932788 A1 WO9932788 A1 WO 9932788A1
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WO
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valve
needle
fuel injection
fuel
closing mechanism
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PCT/EP1998/007858
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German (de)
French (fr)
Inventor
Rolf Prillwitz
Hans-Joachim Koch
Original Assignee
L'orange Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
    • F02M61/205—Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • fuel injection valves are used for injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine, which have a valve needle which is axially displaceably mounted in a nozzle element and a valve seat which cooperates with the valve needle, and a valve closing mechanism which acts on the valve needle in the closing direction and which Have injection volume surrounding valve needle.
  • the injection volume surrounding the valve needle is supplied with fuel to be injected under high pressure via a high-pressure channel, the valve needle being displaced in the opening direction against the force of the valve closing mechanism and the fuel being injected into the combustion chamber of the internal combustion engine when a predetermined opening pressure in the injection volume is exceeded.
  • the object of the invention is therefore to provide a fuel injection valve for an internal combustion engine which is designed for operation with high opening pressure without starting difficulties occurring.
  • a fuel injection valve for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine contains a valve needle which is axially displaceably mounted in a nozzle element and a valve seat which interacts with the valve needle, as well as a valve closing mechanism which acts on the valve needle in the closing direction and an injection volume surrounding the valve needle.
  • the injection volume is supplied with fuel to be injected under high pressure via a high-pressure duct, the valve needle being displaced in the opening direction against the force of the valve closing mechanism and the fuel being injected into the combustion chamber of the internal combustion engine when a predetermined opening pressure in the injection volume is exceeded.
  • the fuel injection valve includes an adjusting device for reducing the force of the valve closing mechanism for the starting process of the internal combustion engine and a control device for controlling the length of time during which the force of the valve closing mechanism is reduced by the adjusting mechanism.
  • valve closing mechanism engages the valve needle in
  • Spring preload can be changed by the adjusting device.
  • the adjusting device contains an adjusting piston which is axially displaceably arranged in a bore provided in the valve holder of the injection valve and which is coupled to the valve closing mechanism for adjusting the force acting on the valve needle.
  • the adjusting piston can be coupled to the spring arrangement in order to change its spring preload.
  • two stop devices are provided, by which two predetermined different closing forces of the valve closing mechanism are defined corresponding end positions of the adjusting piston.
  • the stop devices have means for adjusting the end positions of the adjusting piston.
  • the valve closing mechanism of the fuel injection valve contains two valve closing springs which are coupled mechanically in parallel between the valve needle and the adjusting device.
  • the valve closing mechanism contains two valve closing springs arranged one behind the other in a bore provided in the valve holder of the injection valve and a thrust sleeve mounted axially displaceably in the bore, the first spring having one end via a first connecting rod to the valve needle and with the other end is coupled to the adjusting device via the thrust sleeve surrounding the second spring, and the second spring is coupled to one end via a second connecting rod penetrating the first spring and to the valve needle via the first connecting rod and the other end to the adjusting device is.
  • the adjusting piston can be actuated by means of the leakage fuel which is under pressure and which occurs during operation.
  • this is concretized in that a fuel mixing pressure channel leading from the valve needle to the side of the adjusting piston opposite the valve closing mechanism is formed in the fuel injection valve, via the leakage fuel accumulating at the valve needle to the side of the adjusting piston opposite the valve closing mechanism. bens is guided to gradually shift this in the direction increasing the closing force of the valve closing mechanism.
  • control device is provided in the form of a control valve which is connected to the side of the adjusting piston which is acted upon by the leak fuel, with which the adjusting piston for sealing the direction reducing the closing force of the valve closing mechanism from Pressure of the existing leak fuel can be relieved. It is preferably provided that the control valve is connected to the fuel mixing pressure channel leading from the valve needle to the adjusting piston.
  • the control valve is preferably designed as a needle valve with a valve needle having a needle tip and a valve seat receiving the needle tip, the valve needle optionally closing or releasing a relief bore through the valve seat to relieve the leakage fuel acting on the adjusting piston.
  • the control valve preferably has a valve spring acting on the valve needle in the closing direction.
  • control valve has a control piston which is coupled to the valve needle and can be acted upon in the opening direction of the needle valve by means of a gaseous or liquid medium.
  • control piston is integrally formed with the valve needle and is acted upon by the gaseous or liquid medium on its side facing the needle tip and is supported on its side facing away from the needle tip against the valve spring acting on the valve needle in the closing direction.
  • control valve is designed as a safety valve which opens automatically when a predetermined fuel pressure is exceeded and relieves the pressure on the adjusting piston.
  • control valve is designed as a safety valve, the strength of the valve spring being dimensioned such that the control valve when a predetermined value is exceeded
  • Fuel pressure opens automatically and relieves the pressure on the adjusting piston.
  • the actuating piston on the side facing the valve closing mechanism is connected to a channel carrying the fuel pressure in order to be acted upon by a mixed pressure of opening pressure and residual pressure in the injection line.
  • the adjusting piston can be acted upon by an external hydraulic or pneumatic pressure.
  • La shows a longitudinal section through an exemplary embodiment of a fuel injection valve according to the invention.
  • FIG. Lb an enlarged section of Fig. La), in which the control valve of the fuel injection valve according to an exemplary embodiment of the invention is shown in detail.
  • the reference numeral 1 denotes a valve holder in which all the essential components of the fuel injection valve are accommodated and stored
  • the reference numeral 6 denotes a nozzle element which contains the components of the actual e-spray nozzle.
  • a valve needle 2 is axially displaceably mounted in the nozzle element 6 and cooperates with a valve seat 4 in the sense of opening and closing an injection nozzle formed thereby.
  • a valve Til locking mechanism housed, which is formed by a first connecting rod 8, a second connecting rod 10, a first valve closing spring 12, a second valve closing spring 13, a thrust sleeve 14 and a guide sleeve 15 arranged on the thrust sleeve 14.
  • the first connecting rod 8 is slidably mounted in a first bore 9 of the valve holder 1 in the axial direction and is coupled to the valve needle 2
  • the second connecting rod 10 is axially displaceably mounted in the guide sleeve 15 of the push sleeve 14 and is coupled to the first connecting rod 8 and the push sleeve 14 is slidably mounted in a second bore 11 of the valve holder 1 in the axial direction.
  • the first valve closing spring 12 acts between the first connecting rod 8 and the thrust sleeve 14, while the second valve closing spring 13 acts between the second connecting rod 10 and a thrust piece 16, which is likewise axially displaceably mounted in the second bore 11 of the valve holder 1.
  • the thrust piece 16 also acts on the thrust sleeve 14.
  • valve needle 2 Surrounding the valve needle 2 is an injection volume 24, to which fuel under high pressure is fed via a high-pressure channel 25 for injection into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • a predetermined pressure which is determined by the pretension of the two valve closing springs 12, 13, the valve needle 2 is lifted out of the valve seat 4 and the fuel is injected from the injection volume 24 through nozzle openings 5 into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • leakage fuel creeping between the valve needle 2 and the nozzle element 6 is collected in a fuel collecting bore 29 and discharged via a fuel mixing pressure channel 26.
  • an adjusting device for changing the force of the valve closing mechanism formed by the elements 8, 10, 12, 13, 14, 15, in order to allow the fuel to be injected with a lower fuel pressure for the starting process of the internal combustion engine.
  • This setting device is in the in Fig. La)
  • the exemplary embodiment of the fuel injection valve shown is formed by an adjusting piston 17, which is slidably arranged in a third bore 18 formed in the valve holder 1 in the axial direction of the valve holder 1. On its circumference, the adjusting piston 17 is provided with a sealing ring 19, which seals its circumference against the third bore 18.
  • the adjusting piston 17 is displaceable in the third bore 18 between two end positions defined by stop devices, namely on the one hand a stop flank 18a on the side of the adjusting piston 17 facing the valve closing mechanism and a stop 21 on the opposite side, against which a stop adjusting screw 20 strikes, which in a thread is screwed into the adjusting piston 17.
  • the stop 21 is in turn screwed into a sealing plug 22 and is adjustable by means of a stop adjusting screw 23.
  • the sealing plug 22 closes the rear end of the valve holder 1.
  • the adjusting piston 17 is provided with a stop bolt 20a, which can also be adjusted by means of an E adjusting screw, by the amount between the pushing piece 16 and the adjusting piston 17 to be defined.
  • the valve closing mechanism can be brought into two states, namely in a first state, in which the adjusting piston 17 is in its rear end position and thus the thrust piece 16 and the thrust sleeve 14 are displaced to the left in the illustration of the figure. are pushed so that the two valve closing springs 12 and 13 are relieved to a certain extent. In this state, the valve needle 2 opens.
  • the adjusting piston 17 is in contact with the stop edge 18a, so that the thrust piece 16 and the thrust sleeve 14 are shifted to the right, as a result of which the two valve closing springs 12 and 13 are pretensioned more strongly, so that the valve needle 2 only comes in at opens a higher pressure in the injection volume 24.
  • the fuel is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine under high pressure and thus in a very short time.
  • the fuel pressures corresponding to the two end positions of the adjusting piston 17 can be 300 or 900 bar, for example.
  • the adjusting piston 17 is adjusted in the following way.
  • the adjusting piston 17 When the internal combustion engine is at a standstill, the adjusting piston 17 is in its left end position, into which it has been brought by the force of the two valve closing springs 12 and 13.
  • the adjusting piston 17 After starting the internal combustion engine, the adjusting piston 17 is gradually displaced in the direction of the stop edge 18a by the leakage fuel flowing from the fuel collecting bore 29 via the mixed fuel pressure channel 26 and the connecting channel 27 to the rear side of the adjusting piston 17 until it finds its end position there.
  • the speed at which the piston 17 is displaced that is to say the duration of its displacement, is determined by the amount of the leaked fuel supplied via the fuel mixing pressure duct 26 and the connecting duct 27.
  • the control valve 30 is provided in order to achieve a defined and, if necessary, rapid relief of the rear side of the adjusting piston 17 and thus a displacement thereof and a reduction in the required opening pressure.
  • Fig. Lb the control valve 30 is shown enlarged and will now be explained in detail.
  • the control valve 30 contains a valve needle 34 which has a needle tip 35.
  • the needle tip 35 is received by a valve seat 36 which is penetrated by a bore which leads to the fuel mixing pressure channel 26.
  • the front part of the valve needle 34 is surrounded by a cavity 39 which is connected to a drain hole 50.
  • the valve needle 34 is sealed by means of a sealing 38 against a bore 37 in which the valve needle 34 is arranged to be axially displaceable
  • a cavity 60 At the front of the control piston 31 there is a cavity 60.
  • a valve spring 41 On the back of the control piston 31 there is a valve spring 41, which is shown in broken lines in the figure, which is at one end against the control piston 31 and at its other end against a stop 42 supports, which is located on a screw bolt 43 which is screwed into the rear end of the valve holder 1 and closes the bore accommodating the control valve 30.
  • a stop rod 40 which passes through the screw plug 43 can be adjusted by means of an adjusting nut 44.
  • a clearance H can be set between the stop rod 40 and a rear extension 45 on the control piston 31, by which the control piston 31 can be displaced between two end positions.
  • a liquid or gaseous medium can be supplied to the cavity 60 via a bore or a channel (not shown in the figure), with which the control piston 31 can be displaced against the force of the valve spring 41 m, its rear end position, so that the needle tip 35 of the valve needle 34 raised from the valve seat 36 and the bore passing through the valve seat 36 is released.
  • the space on the rear side of the adjusting piston 17 is via the connecting channel 27 and the fuel mixing pressure channel 26 can be relieved, the leak fuel flowing through the bore passing through the valve seat 36 of the control valve 30 and the cavity 39 into the drain hole 50, from where it is admixed, for example, with the remaining leak fuel of the injection valve.
  • the starting air is suitable for engines started with air. If this is printed into the cavity 60 during the starting process, the control piston 31 is immediately brought into its rear end position, the control valve 30 is opened and thus the rear side of the actuating piston 17 is relieved and this is brought into its rear end position and the valve closing mechanism is relieved.
  • the cavity 60 can also be acted upon by an external hydraulic fluid or an external gaseous medium.
  • control valve 30 Another function of the control valve 30 is that of a safety valve.
  • the strength of the valve spring 41 is dimensioned such that when a critical pressure is exceeded on the rear side of the adjusting piston 17, which propagates via the connecting channel 27 and the fuel mixing pressure channel 26 onto the needle tip 35 of the valve needle 34, the needle tip 35 is lifted out of the valve seat 36 and thus the space on the back of the adjusting piston 17 is relieved.
  • This safety function of the control valve 30 reliably protects the mechanics of the fuel injection valve from possible overloading due to excess pressure.

Abstract

Described is a fuel injection valve for an internal combustion engine. A valve needle (2) that can be axially displaced in a nozzle element (60) and forms an injection valve together with a valve seat (4) is brought to a closed position by a valve closing mechanism (8, 10, 12, 13, 14, 15). The valve needle (2) is surrounded by an injection volume (24), to which highly pressurized injection fuel is fed. When a predetermined opening pressure is exceeded, the valve needle (2) is lifted from the valve seat (4) against the force of the valve closing mechanism (8, 10, 12, 13, 14, 15) and the injection nozzle is opened. According to the invention, a regulating device (17, 18) is provided which reduces the force of the valve closing mechanism (8, 10, 12, 13, 14, 15) when the internal combustion engine is started with reduced opening pressure. The length of time in which the force of the valve closing mechanism (8, 10, 12, 13, 14, 15) is reduced can be regulated by a control device (30).

Description

IζRAFTSTOF.FEINSPRITZVENTIL FÜR EINE B.RE.NN.KRAFTMΑSCHINE FUEL INJECTION VALVE FOR A B.RE.NN.MACHINE
Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.The invention relates to a fuel injection valve for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei großvolumigen Dieselmotoren finden Kraftstoffeinspritzventile zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine Verwendung, die eine in einem Dusenelement axial verschieblich gela- gerte Ventilnadel und einen mit der Ventilnadel zusammenwirkenden Ventilsitz, sowie einen die Ventilnadel in Schließrichtung beaufschlagenden Ventilschließmechanismus und ein die Ventilnadel umgebendes Einspritzvolumen aufweisen. Dem die Ventilnadel umgebenden Einspritzvolumen wird über einen Hochdruck- kanal unter hohem Druck einzuspritzender Kraftstoff zugeführt, wobei beim Übersteigen eines vorgegebenen Offnungsdrucks in dem Einspritzvolumen die Ventilnadel gegen die Kraft des Ventilschließmechanismus in Offnungsrichtung verschoben und der Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.In internal combustion engines, in particular in large-volume diesel engines, fuel injection valves are used for injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine, which have a valve needle which is axially displaceably mounted in a nozzle element and a valve seat which cooperates with the valve needle, and a valve closing mechanism which acts on the valve needle in the closing direction and which Have injection volume surrounding valve needle. The injection volume surrounding the valve needle is supplied with fuel to be injected under high pressure via a high-pressure channel, the valve needle being displaced in the opening direction against the force of the valve closing mechanism and the fuel being injected into the combustion chamber of the internal combustion engine when a predetermined opening pressure in the injection volume is exceeded.
Zur Verkürzung der Einspritzzeiten ist man dazu übergegangen, den Offnungsdruck zunehmend zu erhohen, derzeit werden be- reits Offnungsdrucke von über 900 bar verwendet. Eine Folge hiervon ist jedoch, daß beim Starten der Brennkraftmaschine die zum Offnen der Düsen erforderlichen hohen Drucke nicht erreicht werden können und somit die Brennkraftmaschinen mit den normalen bekannten Starteinrichtungen nicht gestartet werden können.In order to shorten the injection times, there has been a move towards increasing the opening pressure, and opening pressures of more than 900 bar are currently being used. One consequence of this, however, is that when the internal combustion engine is started, the high pressures required to open the nozzles are not reached can be and thus the internal combustion engines can not be started with the normal known starting devices.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Kraftstoffeinspritzventil für eine Brennkraftmaschine anzugeben, welches für einen Betrieb mit hohem Offnungsdruck ausgelegt ist, ohne daß Startschwierigkeiten auftreten.The object of the invention is therefore to provide a fuel injection valve for an internal combustion engine which is designed for operation with high opening pressure without starting difficulties occurring.
Die Aufgabe wird durch ein Kraftstoffemspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelost.The object is achieved by a fuel injection valve with the features of claim 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemaßen Kraftstoffemspritzventils sind in den Unteranspruchen gekennzeichnet .Advantageous developments of the fuel injection valve according to the invention are characterized in the subclaims.
Ein Kraftstoffemspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine enthalt eine in einem Dusenelement axial verschieblich gelagerte Ventilnadel und einen mit der Ventilnadel zusammenwirkenden Ventilsitz, sowie einen die Ventilnadel in Schließrichtung beaufschlagenden Ventilschließmechanismus und ein die Ventilnadel umgebendes Einspritzvolumen. Dem Einspritzvolumen wird über einen Hochdruckkanal unter hohem Druck einzuspritzender Kraftstoff zugeführt, wobei beim Übersteigen eines vorgegebenen Offnungs- drucks in dem Einspritzvolumen die Ventilnadel gegen die Kraft des Ventilschließmechanismus in Offnungsrichtung verschoben und der Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Gemäß der Erfindung enthalt das Kraftstoffemspritzventil eine Einstellvorrichtung zum Verringern der Kraft des Ventilschließmechanismus für den Startvorgang der Brenn- kraftmaschme und eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Zeitdauer, wahrend der die Kraft des Ventilschließmechanismus durch den Einstellmechanismus verringert wird. Der Vorteil des erfmdungsgemaßen Kraftstoffemspπtzven- tils ist es somit, daß beim Betrieb der Kraftstoff bei hohem Offnungsdruck in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wogegen für den Startvorgang der Offnungsdruck abgesenkt wird, so daß keine zusätzlichen oder besonderen Starteinrichtungen für die Brennkraftmaschine notwendig sind.A fuel injection valve for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine contains a valve needle which is axially displaceably mounted in a nozzle element and a valve seat which interacts with the valve needle, as well as a valve closing mechanism which acts on the valve needle in the closing direction and an injection volume surrounding the valve needle. The injection volume is supplied with fuel to be injected under high pressure via a high-pressure duct, the valve needle being displaced in the opening direction against the force of the valve closing mechanism and the fuel being injected into the combustion chamber of the internal combustion engine when a predetermined opening pressure in the injection volume is exceeded. According to the invention, the fuel injection valve includes an adjusting device for reducing the force of the valve closing mechanism for the starting process of the internal combustion engine and a control device for controlling the length of time during which the force of the valve closing mechanism is reduced by the adjusting mechanism. The advantage of the fuel injection valve according to the invention is thus that during operation the fuel is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine at high opening pressure, whereas the opening pressure is lowered for the starting process, so that no additional or special starting devices are necessary for the internal combustion engine.
Gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung ist es vorgese- hen, daß der Ventilschließmechanismus eine die Ventilnadel inAccording to one embodiment of the invention, it is provided that the valve closing mechanism engages the valve needle in
Schließrichtung beaufschlagende Federanordnung enthalt, derenContains spring arrangement acting on the closing direction, the
Federvorspannung durch die Einstellvorrichtung veränderbar ist.Spring preload can be changed by the adjusting device.
Gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung ist es vorgese- hen, daß die Einstellvorrichtung einen in einer im Ventilhalter des Einspritzventils vorgesehenen Bohrung axial verschieblich angeordneten Einstellkolben enthalt, der zur Verstellung der die Ventilnadel beaufschlagenden Kraft mit dem Ventilschließmechanismus gekoppelt ist.According to one embodiment of the invention, it is provided that the adjusting device contains an adjusting piston which is axially displaceably arranged in a bore provided in the valve holder of the injection valve and which is coupled to the valve closing mechanism for adjusting the force acting on the valve needle.
Dabei kann der Einstellkolben mit der Federanordnung gekoppelt sein, um deren Federvorspannung zu verandern.The adjusting piston can be coupled to the spring arrangement in order to change its spring preload.
Gemäß einer Ausfuhrungsform sind zwei Anschlagvorrichtun- gen vorgesehen, durch welche zwei vorgegebenen unterschiedlichen Schließkraften des Ventilschließmechanismus entsprechende Endlagen des Einstellkolbens definiert sind.According to one embodiment, two stop devices are provided, by which two predetermined different closing forces of the valve closing mechanism are defined corresponding end positions of the adjusting piston.
Gemäß einer vorteilhaften Ausfuhrungsform weisen die An- Schlagvorrichtungen Mittel auf, um die Endlagen des Einstellkolbens zu justieren.According to an advantageous embodiment, the stop devices have means for adjusting the end positions of the adjusting piston.
Gemäß einer vorteilhaften Ausfuhrungsform enthalt der Ventilschließmechanismus des Kraftstoffemspritzventils zwei me- chanisch parallel zwischen die Ventilnadel und die Einstellvorrichtung gekoppelte Ventilschließfedern. Gemäß einer vorteilhaften Ausfuhrungsform ist es vorgesehen, daß der Ventilschließmechanismus zwei hintereinander in einer im Ventilhalter des Einspritzventils vorgesehenen Bohrung angeordnete Ventilschließfedern und eine in der Bohrung axial verschieblich gelagerte Schubhulse enthalt, wobei die erste Feder mit einem Ende über eine erste Verbindungsstange mit der Ventilnadel und mit dem anderen Ende über die die zweite Feder umgebende Schubhulse mit der Einstellvorrichtung gekoppelt ist, und die zweite Feder mit einem Ende über eine die erste Feder durchdringende zweite Verbindungsstange und über die erste Ver- bmdungsstange mit der Ventilnadel und mit dem anderen Ende mit der Einstellvorrichtung gekoppelt ist.According to an advantageous embodiment, the valve closing mechanism of the fuel injection valve contains two valve closing springs which are coupled mechanically in parallel between the valve needle and the adjusting device. According to an advantageous embodiment, it is provided that the valve closing mechanism contains two valve closing springs arranged one behind the other in a bore provided in the valve holder of the injection valve and a thrust sleeve mounted axially displaceably in the bore, the first spring having one end via a first connecting rod to the valve needle and with the other end is coupled to the adjusting device via the thrust sleeve surrounding the second spring, and the second spring is coupled to one end via a second connecting rod penetrating the first spring and to the valve needle via the first connecting rod and the other end to the adjusting device is.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausfuhrungsform des erfmdungsgemaßen Kraftstoffemspritzventils ist der Einstellkolben mittels m dem Einspritzventil beim Betrieb anfallendem unter Druck stehendem Leckkraftstoff betatigbar.According to a particularly advantageous embodiment of the fuel injection valve according to the invention, the adjusting piston can be actuated by means of the leakage fuel which is under pressure and which occurs during operation.
Gemäß einer vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung wird dies dadurch konkretisiert, daß in dem Kraftstoffemspritzventil ein von der Ventilnadel zu der dem Ventilschließmechanismus gegenüberliegenden Seite des Einstellkolbens führender Kraftstoffmischdruckkanal ausgebildet ist, über den an der Ventilnadel anfallendes Leckkraftstoff zu der dem Ven- tilschließmechanismus gegenüberliegenden Seite des Emstellkol- bens gefuhrt wird, um diesen allmählich in der die Schließkraft des Ventilschließmechanismus erhöhenden Richtung zu verschieben.According to an advantageous embodiment of the invention, this is concretized in that a fuel mixing pressure channel leading from the valve needle to the side of the adjusting piston opposite the valve closing mechanism is formed in the fuel injection valve, via the leakage fuel accumulating at the valve needle to the side of the adjusting piston opposite the valve closing mechanism. bens is guided to gradually shift this in the direction increasing the closing force of the valve closing mechanism.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Steuervorrichtung in Form eines mit der von dem Leckkraftstoff beaufschlagten Seite des Einstellkolbens in Verbindung stehenden Steuerventils vorgesehen ist, mit welchem der Einstellkolben zur Verscmebung des- selben der die Schließkraft des Ventilschließmechanismus senkenden Richtung vom Druck des anstehenden Leckkraftstoffs entlastbar ist. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß das Steuerventil mit dem von der Ventilnadel zu dem Emstellkolben fuhrenden Kraftstoffmischdruckkanal in Verbindung steht.According to a particularly advantageous development of the invention, it is provided that the control device is provided in the form of a control valve which is connected to the side of the adjusting piston which is acted upon by the leak fuel, with which the adjusting piston for sealing the direction reducing the closing force of the valve closing mechanism from Pressure of the existing leak fuel can be relieved. It is preferably provided that the control valve is connected to the fuel mixing pressure channel leading from the valve needle to the adjusting piston.
Vorzugsweise ist das Steuerventil als Nadelventil mit einer eine Nadelspitze aufweisenden Ventilnadel und einem die Nadelspitze aufnehmenden Ventilsitz ausgebildet, wobei die Ventilnadel eine den Ventilsitz durchsetzende Entlastungsbohrung zur Entlastung des den Emstellkolben beaufschlagenden Leckkraftstoffs wahlweise verschließt oder freigibt.The control valve is preferably designed as a needle valve with a valve needle having a needle tip and a valve seat receiving the needle tip, the valve needle optionally closing or releasing a relief bore through the valve seat to relieve the leakage fuel acting on the adjusting piston.
Vorzugsweise weist das Steuerventil eine die Ventilnadel in Schließrichtung beaufschlagende Ventilfeder auf.The control valve preferably has a valve spring acting on the valve needle in the closing direction.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, daß das Steuerventil einen mit der Ventilnadel gekoppelten Steuerkolben aufweist, welcher mittels eines gasformigen oder flussigen Mediums in Offnungsrichtung des Nadelventils beaufschlagbar ist.According to a preferred development of the invention, it is provided that the control valve has a control piston which is coupled to the valve needle and can be acted upon in the opening direction of the needle valve by means of a gaseous or liquid medium.
Gemäß einer vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung ist der Steuerkolben integral mit der Ventilnadel ausgebildet und wird auf seiner der Nadelspitze zugewandten Seite von dem gasformigen oder flussigen Medium beaufschlagt und stutzt sich auf seiner der Nadelspitze abgewandten Seite gegen die die Ventilnadel in Schließrichtung beaufschlagenden Ventilfeder ab.According to an advantageous embodiment of the invention, the control piston is integrally formed with the valve needle and is acted upon by the gaseous or liquid medium on its side facing the needle tip and is supported on its side facing away from the needle tip against the valve spring acting on the valve needle in the closing direction.
Das den Steuerkolben beaufschlagende Medium kann zum Starten der Brennkraftmaschine verwendete Druckluft sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausfuhrungsform ist das Steuerventil als Sicherheitsventil ausgebildet, welches beim überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoffdrucks automatisch öffnet und den Emstellkolben entlastet. Insbesondere ist das Steuerventil als Sicherheitsventil ausgebildet, wobei die Starke der Ventilfeder so bemessen ist, daß das Steuerventil beim Überschreiten eines vorgegebenenThe medium acting on the control piston can be compressed air used to start the internal combustion engine. According to an advantageous embodiment, the control valve is designed as a safety valve which opens automatically when a predetermined fuel pressure is exceeded and relieves the pressure on the adjusting piston. In particular, the control valve is designed as a safety valve, the strength of the valve spring being dimensioned such that the control valve when a predetermined value is exceeded
Kraftstoffdrucks automatisch öffnet und den Emstellkolben ent- lastet.Fuel pressure opens automatically and relieves the pressure on the adjusting piston.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, daß der Emstellkolben auf der dem Ventilschließmechanismus zugewandten Seite zur Beaufschlagung mit ei- nem Mischdruck aus Offnungsdruck und Emspritzleitungsrestdruck mit einem den Kraftstoffdruck fuhrenden Kanal in Verbindung steht .According to an advantageous development of the invention, it is provided that the actuating piston on the side facing the valve closing mechanism is connected to a channel carrying the fuel pressure in order to be acted upon by a mixed pressure of opening pressure and residual pressure in the injection line.
Alternativ zur Beaufschlagung mit Kraftstoffdruck kann der Emstellkolben durch einen von außen zugefuhrten Hydraulik- oder Pneumatikdruck beaufschlagt werden.As an alternative to the application of fuel pressure, the adjusting piston can be acted upon by an external hydraulic or pneumatic pressure.
Im folgenden wird ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:An exemplary embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing. It shows:
Fig. la) einen Längsschnitt durch ein Ausfuhrungsbeispiel eines erfmdungsgemaßen Kraftstoffemspritzventils; undLa) shows a longitudinal section through an exemplary embodiment of a fuel injection valve according to the invention; and
Fig. lb) einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. la) , in welchem das Steuerventil des Kraftstoffemspritzventils gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung im einzelnen dargestellt ist.Fig. Lb) an enlarged section of Fig. La), in which the control valve of the fuel injection valve according to an exemplary embodiment of the invention is shown in detail.
Fig. 1 zeigt den Längsschnitt durch ein Kraftstoffem- spritzventil gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung. Das Bezugszeichen 1 bedeutet einen Ventilhalter , in welchem alle wesentlichen Komponenten des Kraftstoffemspritzventils untergebracht und gelagert sind, das Bezugszeichen 6 bedeutet ein Dusenelement, welches die Komponenten der eigentlichen E - spritzduse enthalt. In dem Dusenelement 6 ist eine Ventilnadel 2 axial verschieblich gelagert, die mit einem Ventilsitz 4 im Sinne eines Offnens und Verschließens einer dadurch gebildeten Einspritzdüse zusammenwirkt. In dem Dusenhalter 1 ist ein Ven- tilschließmechanismus untergebracht, welcher durch eine erste Verb dungsstange 8, eine zweite Verbmdungsstange 10, eine erste Ventilschließfeder 12, eine zweite Ventilschließfeder 13, eine Schubhulse 14 und eine an der Schubhulse 14 angeordnete Fuhrungshulse 15 gebildet ist. Die erste Verbmdungsstange 8 ist in einer ersten Bohrung 9 des Ventilhalters 1 Axialrich- tung verschieblich gelagert und mit der Ventilnadel 2 gekoppelt, die zweite Verbmdungsstange 10 ist in der Fuhrungshulse 15 der Schubhulse 14 axial verschieblich gelagert und mit der ersten Verbmdungsstange 8 gekoppelt und die Schubhulse 14 ist in einer zweiten Bohrung 11 des Ventilhalters 1 in Axialrich- tung verschieblich gelagert. Die erste Ventilschließfeder 12 wirkt zwischen der ersten Verbmdungsstange 8 und der Schubhulse 14, wahrend die zweite Ventilschließfeder 13 zwischen der zweiten Verbmdungsstange 10 und einem Schubstuck 16 wirkt, welches ebenfalls in der zweiten Bohrung 11 des Ventilhalters 1 in Axialrichtung verschieblich gelagert ist. Das Schubstuck 16 wirkt auch auf die Schubhulse 14.1 shows the longitudinal section through a fuel injection valve according to an exemplary embodiment of the invention. The reference numeral 1 denotes a valve holder in which all the essential components of the fuel injection valve are accommodated and stored, the reference numeral 6 denotes a nozzle element which contains the components of the actual e-spray nozzle. A valve needle 2 is axially displaceably mounted in the nozzle element 6 and cooperates with a valve seat 4 in the sense of opening and closing an injection nozzle formed thereby. In the nozzle holder 1 there is a valve Til locking mechanism housed, which is formed by a first connecting rod 8, a second connecting rod 10, a first valve closing spring 12, a second valve closing spring 13, a thrust sleeve 14 and a guide sleeve 15 arranged on the thrust sleeve 14. The first connecting rod 8 is slidably mounted in a first bore 9 of the valve holder 1 in the axial direction and is coupled to the valve needle 2, the second connecting rod 10 is axially displaceably mounted in the guide sleeve 15 of the push sleeve 14 and is coupled to the first connecting rod 8 and the push sleeve 14 is slidably mounted in a second bore 11 of the valve holder 1 in the axial direction. The first valve closing spring 12 acts between the first connecting rod 8 and the thrust sleeve 14, while the second valve closing spring 13 acts between the second connecting rod 10 and a thrust piece 16, which is likewise axially displaceably mounted in the second bore 11 of the valve holder 1. The thrust piece 16 also acts on the thrust sleeve 14.
Die Ventilnadel 2 umgebend ist ein Einspritzvolumen 24 angeordnet, welchem über einen Hochdruckkanal 25 unter hohem Druck stehender Kraftstoff zur Einspritzung in den Brennraum der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Drucks, welcher durch die Vorspannung der beiden Ventilschließfedern 12, 13 bestimmt ist, wird die Ventilnadel 2 aus dem Ventilsitz 4 angehoben und der Kraftstoff aus dem Einspritzvolumen 24 durch Dusenoffnungen 5 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Wahrend des Betriebs zwischen der Ventilnadel 2 und dem Dusenelement 6 kriechendes Leckkraft- stoff wird in einer Kraftstoffsammeibohrung 29 gesammelt und über einen Kraftstoffmischdruckkanal 26 abgeführt.Surrounding the valve needle 2 is an injection volume 24, to which fuel under high pressure is fed via a high-pressure channel 25 for injection into the combustion chamber of the internal combustion engine. When a predetermined pressure is exceeded, which is determined by the pretension of the two valve closing springs 12, 13, the valve needle 2 is lifted out of the valve seat 4 and the fuel is injected from the injection volume 24 through nozzle openings 5 into the combustion chamber of the internal combustion engine. During the operation, leakage fuel creeping between the valve needle 2 and the nozzle element 6 is collected in a fuel collecting bore 29 and discharged via a fuel mixing pressure channel 26.
An der rückwärtigen Seite des Schubstucks 16 ist eine Einstellvorrichtung zum Verandern der Kraft des durch die Elemente 8, 10, 12, 13, 14, 15 gebildeten Ventilschließmechanismus vorgesehen, um für den Startvorgang der Brennkraftmaschine ein Einspritzen des Kraftstoffs mit geringerem Kraftstoffdruck zu ermöglichen. Diese Einstellvorrichtung ist bei dem in Fig. la) gezeigten Ausfuhrungsbeispiel des Kraftstoffemspritzventils durch einen Emstellkolben 17 gebildet, welcher in einer in dem Ventilhalter 1 ausgebildeten dritten Bohrung 18 Axialπch- tung des Ventilhalters 1 verschiebbar angeordnet ist. An seinem Umfang ist der Emstellkolben 17 mit einem Dichtring 19 versehen, welcher dessen Umfang gegen die dritte Bohrung 18 abdichtet. Der Emstellkolben 17 ist in der dritten Bohrung 18 zwischen zwei durch Anschlagvorrichtungen definierten Endlagen verschieblich, nämlich zum einen einer Anschlagflanke 18a an der dem Ventilschließmechanismus zugewandten Seite des Emstellkolbens 17 und einem Anschlag 21 an der gegenüberliegenden Seite, gegen welchen eine Anschlagemstellschraube 20 anschlagt, die in ein Gewinde in dem Emstellkolben 17 eingeschraubt ist. Der Anschlag 21 ist seinerseits in einen Dichtstopfen 22 eingeschraubt und ist mittels einer Anschlagemstellschraube 23 justierbar. Der Dichtstopfen 22 verschließt das rückwärtige Ende des Ventilhalters 1. An der dem Schubstuck 16 zugewandten Seite ist der Emstellkolben 17 mit einem An- schlagbolzen 20a versehen, welcher ebenfalls mittels einer E - Stellschraube justierbar ist, um das Maß zwischen dem Schubstuck 16 und dem Emstellkolben 17 zu definieren.On the rear side of the thrust piece 16 there is provided an adjusting device for changing the force of the valve closing mechanism formed by the elements 8, 10, 12, 13, 14, 15, in order to allow the fuel to be injected with a lower fuel pressure for the starting process of the internal combustion engine. This setting device is in the in Fig. La) The exemplary embodiment of the fuel injection valve shown is formed by an adjusting piston 17, which is slidably arranged in a third bore 18 formed in the valve holder 1 in the axial direction of the valve holder 1. On its circumference, the adjusting piston 17 is provided with a sealing ring 19, which seals its circumference against the third bore 18. The adjusting piston 17 is displaceable in the third bore 18 between two end positions defined by stop devices, namely on the one hand a stop flank 18a on the side of the adjusting piston 17 facing the valve closing mechanism and a stop 21 on the opposite side, against which a stop adjusting screw 20 strikes, which in a thread is screwed into the adjusting piston 17. The stop 21 is in turn screwed into a sealing plug 22 and is adjustable by means of a stop adjusting screw 23. The sealing plug 22 closes the rear end of the valve holder 1. On the side facing the thrust piece 16, the adjusting piston 17 is provided with a stop bolt 20a, which can also be adjusted by means of an E adjusting screw, by the amount between the pushing piece 16 and the adjusting piston 17 to be defined.
Der Raum auf der Ruckseite des Emstellkolbens 17, das heißt auf der dem Schubstuck 16 bzw. dem Ventilschließmechanis- mus gegenüberliegenden Seite ist über einen Verbmdungskanal 27 mit dem Kraftstoffmischdruckkanal 26 verbunden. Weiterhin mit dem Kraftstoffmischdruckkanal 26 verbunden ist ein Steuerventil, das in Fig. la) insgesamt mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet ist und in Fig. lb) vergrößert dargestellt ist. Durch die Verschiebung des Emstellkolbens 17 kann der Ventilschließmechanismus in zwei Zustande gebracht werden, nämlich in einen ersten Zustand, in welchem der Emstellkolben 17 sich in seiner rückwärtigen Endlage befindet und damit das Schubstuck 16 and die Schubhulse 14 in der Darstellung der Figur nach links ver- schoben sind, so daß die beiden Ventilschließfedern 12 unα 13 um ein gewisses Maß entlastet sind. In diesem Zustand öffnet die Ventilnadel 2 be. einem geringeren Kraftstoffdruck in dem Einspritzvolumen 24, so daß das Starten der Brennkraftmaschine ermöglicht ist. In einem zweiten Zustand befindet sich der Emstellkolben 17 in Anlage an der Anschlagkante 18a, so daß das Schubstuck 16 und die Schubhulse 14 nach rechts verschoben wer- den, wodurch die beiden Ventilschließfedern 12 und 13 starker vorgespannt werden, so daß die Ventilnadel 2 erst bei einem höheren Druck im Einspritzvolumen 24 öffnet. In diesem Zustand wird der Kraftstoff unter hohem Druck und damit in sehr kurzer Zeit in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Die den beiden Endlagen des Emstellkolbens 17 entsprechenden Kraftstoffdrucke können beispielsweise 300 bzw. 900 bar sein.The space on the rear side of the adjusting piston 17, that is to say on the side opposite the thrust piece 16 or the valve closing mechanism, is connected to the fuel mixing pressure channel 26 via a connecting channel 27. Also connected to the fuel mixing pressure channel 26 is a control valve, which is denoted overall by reference numeral 30 in FIG. 1 a) and is shown enlarged in FIG. 1 b). By moving the adjusting piston 17, the valve closing mechanism can be brought into two states, namely in a first state, in which the adjusting piston 17 is in its rear end position and thus the thrust piece 16 and the thrust sleeve 14 are displaced to the left in the illustration of the figure. are pushed so that the two valve closing springs 12 and 13 are relieved to a certain extent. In this state, the valve needle 2 opens. a lower fuel pressure in the Injection volume 24 so that the engine can be started. In a second state, the adjusting piston 17 is in contact with the stop edge 18a, so that the thrust piece 16 and the thrust sleeve 14 are shifted to the right, as a result of which the two valve closing springs 12 and 13 are pretensioned more strongly, so that the valve needle 2 only comes in at opens a higher pressure in the injection volume 24. In this state, the fuel is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine under high pressure and thus in a very short time. The fuel pressures corresponding to the two end positions of the adjusting piston 17 can be 300 or 900 bar, for example.
Das Verstellen des Emstellkolbens 17 geschieht in der folgenden Weise. Bei Stillstand der Brennkraftmaschine befindet sich der Emstellkolben 17 in seiner linken Endlage, in welche er durch die Kraft der beiden Ventilschließfedern 12 und 13 gebracht worden ist. Nach dem Starten der Brennkraftmaschine wird der Emstellkolben 17 allmählich durch das von der Kraftstoffsammelbohrung 29 über den Kraftstoffmischdruckkanal 26 und den Verbmdungskanal 27 zur Ruckseite des Emstellkolbens 17 fließende Leckkraftstoff in Richtung zu der Anschlagkante 18a verschoben bis er dort seine Endlage findet. Die Geschwindigkeit, mit welcher der Kolben 17 verschoben wird, also die Zeitdauer seiner Verschiebung ist durch die Menge des über den Kraftstoffmischdruckkanal 26 und den Verbmdungskanal 27 zuge- fuhrten Leckkraftstoffs bestimmt.The adjusting piston 17 is adjusted in the following way. When the internal combustion engine is at a standstill, the adjusting piston 17 is in its left end position, into which it has been brought by the force of the two valve closing springs 12 and 13. After starting the internal combustion engine, the adjusting piston 17 is gradually displaced in the direction of the stop edge 18a by the leakage fuel flowing from the fuel collecting bore 29 via the mixed fuel pressure channel 26 and the connecting channel 27 to the rear side of the adjusting piston 17 until it finds its end position there. The speed at which the piston 17 is displaced, that is to say the duration of its displacement, is determined by the amount of the leaked fuel supplied via the fuel mixing pressure duct 26 and the connecting duct 27.
Nach dem Stillstand der Brennkraftmaschine bleibt der Emstellkolben 17 durch das an seiner Ruckseite befindliche unter hohem Druck stehende Leckkraftstoff zunächst in seiner Endlage an der Anschlagkante 18a, entsprechend hohem Offnungsdruck. Um ein definiertes und bedarfsweise schnelles Entlasten der Ruckseite des Emstellkolbens 17 und damit eine Verschiebung desselben und eine Verringerung des erforderlichen Offnungsdrucks zu erreichen ist das Steuerventil 30 vorgesehen. In Fig. lb) ist das Steuerventil 30 vergrößert dargestellt und soll nun im einzelnen erläutert werden. Das Steuerventil 30 enthalt eine Ventilnadel 34, welche eine Nadelspitze 35 aufweist. Die Nadelspitze 35 wird von einem Ventilsitz 36 aufge- nommen, welcher von einer Bohrung durchsetzt ist, die zu dem Kraftstoffmischdruckkanal 26 fuhrt. Der vordere Teil der Ventilnadel 34 ist von einem Hohlraum 39 umgeben, welcher mit einer Abflußbohrung 50 in Verbindung steht. Die Ventilnadel 34 ist mittels eines Dichtrmgs 38 gegen eine Bohrung 37 abgedich- tet, in welcher die Ventilnadel 34 axial verschieblich angeord¬After the internal combustion engine has come to a standstill, the actuating piston 17 initially remains in its end position on the stop edge 18a, corresponding to high opening pressure, due to the leakage fuel located on its rear side, which is under high pressure. The control valve 30 is provided in order to achieve a defined and, if necessary, rapid relief of the rear side of the adjusting piston 17 and thus a displacement thereof and a reduction in the required opening pressure. In Fig. Lb), the control valve 30 is shown enlarged and will now be explained in detail. The control valve 30 contains a valve needle 34 which has a needle tip 35. The needle tip 35 is received by a valve seat 36 which is penetrated by a bore which leads to the fuel mixing pressure channel 26. The front part of the valve needle 34 is surrounded by a cavity 39 which is connected to a drain hole 50. The valve needle 34 is sealed by means of a sealing 38 against a bore 37 in which the valve needle 34 is arranged to be axially displaceable
Ingeral mit der Ventilnadel 34 ausgebildet ist ein Steuerkolben 31, welcher in einer Bohrung 32 verschieblich gelagert ist, gegen die der Steuerkolben 31 mittels eines Dichtrmgs 33 abgedichtet ist. An der Vorderseite des Steuerkolbens 31 befindet sich ein Hohlraum 60. An der Ruckseite des Steuerkolbens 31 ist eine Ventilfeder 41 vorgesehen, die in der Figur gestrichelt dargestellt ist, welche sich an ihrem einen Ende gegen den Steuerkolben 31 und an ihrem anderen Ende gegen einen Anschlag 42 abstutzt, welcher sich an einem Schraubbolzen 43 befindet, der in das rückwärtige Ende des Ventilhalters 1 eingeschraubt ist und die das Steuerventil 30 aufnehmende Bohrung verschließt. Eine Anschlagstange 40, welche den Schraub- stopfen 43 durchsetzt, ist mittels einer Einstellmutter 44 justierbar. Zwischen der Anschlagstange 40 und einem rückwärtigen Ansatz 45 an dem Steuerkolben 31 ist ein Spiel H einstellbar, um welches der Steuerkolben 31 zwischen zwei Endlagen verschiebbar ist.A control piston 31, which is displaceably mounted in a bore 32, against which the control piston 31 is sealed by means of a sealing 33, is embodied in an integral manner with the valve needle 34. At the front of the control piston 31 there is a cavity 60. On the back of the control piston 31 there is a valve spring 41, which is shown in broken lines in the figure, which is at one end against the control piston 31 and at its other end against a stop 42 supports, which is located on a screw bolt 43 which is screwed into the rear end of the valve holder 1 and closes the bore accommodating the control valve 30. A stop rod 40 which passes through the screw plug 43 can be adjusted by means of an adjusting nut 44. A clearance H can be set between the stop rod 40 and a rear extension 45 on the control piston 31, by which the control piston 31 can be displaced between two end positions.
Dem Hohlraum 60 ist über eine in der Figur nicht dargestellte Bohrung oder einen Kanal ein flussiges oder gasformiges Medium zufuhrbar, mir welchem der Steuerkolben 31 gegen die Kraft der Ventilfeder 41 m seine rückwärtige Endlage ver- schiebbar ist, so daß die Nadelspitze 35 der Ventilnadel 34 aus dem Ventilsitz 36 angehoben und die den Ventilsitz 36 durchsetzende Bohrung freigegeben wird. Auf diese Weise ist der Raum an der Ruckseite des Emstellkolbens 17 über den Verbindungskanal 27 und den Kraftstoffmischdruckkanal 26 entlastbar, wobei das Leckkraftstoff über die den Ventilsitz 36 des Steuerventils 30 durchsetzende Bohrung und den Hohlraum 39 in die Abflußbohrung 50 abfließt, von wo es beispielsweise dem übrigen Leckkraft- stoff des Einspritzventils zugemischt wird.A liquid or gaseous medium can be supplied to the cavity 60 via a bore or a channel (not shown in the figure), with which the control piston 31 can be displaced against the force of the valve spring 41 m, its rear end position, so that the needle tip 35 of the valve needle 34 raised from the valve seat 36 and the bore passing through the valve seat 36 is released. In this way, the space on the rear side of the adjusting piston 17 is via the connecting channel 27 and the fuel mixing pressure channel 26 can be relieved, the leak fuel flowing through the bore passing through the valve seat 36 of the control valve 30 and the cavity 39 into the drain hole 50, from where it is admixed, for example, with the remaining leak fuel of the injection valve.
Zur Beaufschlagung des Hohlraums 60 an der Vorderseite des Steuerkolbens 31 bietet sich bei mit Luft gestarteten Motoren die Startluft an. Wenn diese wahrend des Startvorgangs in den Hohlraum 60 gedruckt wird, wird der Steuerkolben 31 sogleich in seine rückwärtige Endlage gebracht, das Steuerventil 30 geöffnet und damit die rückwärtige Seite des Emstellkolbens 17 entlastet und dieser in seine rückwärtige Endlage gebracht und der Ventilschließmechanismus entlastet. Alternativ dazu kann der Hohlraum 60 aber auch durch ein externes Hydraulikfluid oder ein externes gasformiges Medium beaufschlagt werden.To act upon the cavity 60 on the front of the control piston 31, the starting air is suitable for engines started with air. If this is printed into the cavity 60 during the starting process, the control piston 31 is immediately brought into its rear end position, the control valve 30 is opened and thus the rear side of the actuating piston 17 is relieved and this is brought into its rear end position and the valve closing mechanism is relieved. Alternatively, the cavity 60 can also be acted upon by an external hydraulic fluid or an external gaseous medium.
Eine weitere Funktion des Steuerventils 30 ist die eines Sicherheitsventils. Hierzu ist die Starke der Ventilfeder 41 so bemessen, daß beim Überschreiten eines kritischen Drucks an der Ruckseite des Emstellkolbens 17, welcher sich über den Verbmdungskanal 27 und den Kraftstoffmischdruckkanal 26 auf die Nadelspitze 35 der Ventilnadel 34 fortpflanzt, die Nadelspitze 35 aus dem Ventilsitz 36 gehoben und damit der Raum an der Ruck- seite des Emstellkolbens 17 entlastet wird. Durch diese Sicherheitsfunktion des Steuerventils 30 wird die Mechanik des Kraftstoffemspritzventils zuverlässig vor möglicher Überlastung durch Überdruck geschützt. Another function of the control valve 30 is that of a safety valve. For this purpose, the strength of the valve spring 41 is dimensioned such that when a critical pressure is exceeded on the rear side of the adjusting piston 17, which propagates via the connecting channel 27 and the fuel mixing pressure channel 26 onto the needle tip 35 of the valve needle 34, the needle tip 35 is lifted out of the valve seat 36 and thus the space on the back of the adjusting piston 17 is relieved. This safety function of the control valve 30 reliably protects the mechanics of the fuel injection valve from possible overloading due to excess pressure.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kraftstoffemspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff m den Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einer in einem Dusenelement (6) axial verschieblich gelagerten Ventilnadel (2) und einem mit der Ventilnadel (2) zusammenwirkenden Ventilsitz (4), mit einem die Ventilnadel (2) in Schließrichtung beauf- schlagenden Ventilschließmechanismus (8, 10, 12, 13, 14, 15) und mit einem die Ventilnadel (2) umgebenden Einspritzvolumen (24), welchem über einen Hochdruckkanal (25) unter hohem Druck einzuspritzender Kraftstoff zugeführt wird, wobei beim übersteigen eines vorgegebenen Druckes in dem Einspritzvolumen (24) die Ventilnadel (2) gegen die Kraft des Ventilschließmechanismus (8, 10, 12, 13, 14, 15) in Offnungsrichtung verschoben und der Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird (Offnungsdruck) , gekennzeichnet durch eine Einstellvorrichtung (17, 18) zum Verringern der Kraft des Ventil-schließmechanismus (8, 10, 12, 13, 14, 15) für den Startvorgang der Brennkraftmaschine und eine Steuervorrichtung (30) zur Steuerung der Zeitdauer, wahrend der die Kraft des Ventilschließmechanismus (8, 10, 12, 13, 14, 15) durch den Einstellmechanismus (17, 18) verringert wird.1. Fuel injection valve for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine, with a valve needle (2) axially displaceably mounted in a nozzle element (6) and a valve seat (4) interacting with the valve needle (2), with a valve needle (2) in Valve closing mechanism (8, 10, 12, 13, 14, 15) acting in the closing direction and with an injection volume (24) surrounding the valve needle (2), to which fuel to be injected under high pressure is supplied via a high-pressure channel (25), the excess exceeding a predetermined pressure in the injection volume (24) the valve needle (2) against the force of the valve closing mechanism (8, 10, 12, 13, 14, 15) moved in the opening direction and the fuel is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine (opening pressure), characterized by an adjusting device (17, 18) for reducing the force of the valve closing mechanism (8, 10, 12, 13, 14, 15) for the starting process of the B Racing engine and a control device (30) for controlling the period during which the force of the valve closing mechanism (8, 10, 12, 13, 14, 15) is reduced by the adjusting mechanism (17, 18).
2. Kraftstoffemspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließmechanismus (8, 10, 12, 13, 14, 15) eine die Ventilnadel (2) in Schließrichtung beaufschlagende Federanordnung (12, 13) enthalt, deren Federvorspannung durch die Einstellvorrichtung (17, 18) veränderbar ist.2. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the valve closing mechanism (8, 10, 12, 13, 14, 15) contains a spring arrangement (12, 13) acting on the valve needle (2) in the closing direction, the spring preload of which is set by the adjusting device (17 , 18) is changeable.
3. Kraftstoffemspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung (17, 18) einen in einer im Ventilhalter (1) des Einspritzventils vorgesehenen Bohrung (18) axial verschieblich angeordneten Emstellkolben (17) enthalt, der zur Verstellung der die Ventilnadel (2) beaufschlagenden Kraft mit dem Ventilschließmechanismus gekoppelt 3. Fuel injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that the adjusting device (17, 18) in a provided in the valve holder (1) of the injection valve (18) axially displaceably arranged Emstellkolben (17), which is used to adjust the valve needle (2) Acting force coupled to the valve closing mechanism
4. Kraftstoffemspritzventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellkolben (17) mit der Federanordnung (12, 13) gekoppelt ist, um deren Federvorspannung zu verandern.4. Fuel injection valve according to claim 2 or 3, characterized in that the adjusting piston (17) is coupled to the spring arrangement (12, 13) in order to change their spring preload.
5. Kraftstoffemspritzventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Anschlagvorrichtungen (21, 23 und 20, 20a) vorgesehen sind, durch welche zwei vorgegebenen unterschiedlichen Schließkraften des Ventilschließmechanismus (8, 10, 12, 13, 14, 15) entsprechende Endlagen des Einstellkolbens (17) definiert sind.5. Fuel injection valve according to claim 3 or 4, characterized in that two stop devices (21, 23 and 20, 20a) are provided, by which two predetermined different closing forces of the valve closing mechanism (8, 10, 12, 13, 14, 15) corresponding end positions of the adjusting piston (17) are defined.
6. Kraftstoffemspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagvorrichtungen Mittel (Anschlagein- steilschrauben 20 und 23) aufweisen, um die Endlagen des Einstellkolbens (17) zu justieren.6. Fuel injection valve according to claim 5, characterized in that the stop devices have means (stop adjusting screws 20 and 23) to adjust the end positions of the adjusting piston (17).
7. Kraftstoffemspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließmechanismus (8, 10, 12, 13, 14, 15) zwei mechanisch parallel zwischen die Ventilnadel (2) und die Einstellvorrichtung (17, 18) gekoppelte Ventilschließfedern (12, 13) enthalt.7. Fuel injection valve according to one of claims 1 to 6, characterized in that the valve closing mechanism (8, 10, 12, 13, 14, 15) two mechanically parallel valve closing springs (17, 18) coupled between the valve needle (2) and the adjusting device ( 12, 13).
8. Kraftstoffemspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließmechanismus (8,8. Fuel injection valve according to one of claims 1 to 7, characterized in that the valve closing mechanism (8,
10, 12, 13, 14, 15) zwei hintereinander in einer im Ventilhalter (1) des Einspritzventils vorgesehenen Bohrung (11) angeordnete Ventilschließfedern (12, 13) und eine in der Bohrung (11) axial verschieblich gelagerte Schubhulse (14) enthält, wobei die erste Feder (12) mit einem Ende über eine erste Verbindungsstange (8) mit der Ventilnadel (2) und mit dem anderen Ende über die die zweite Feder umgebende Schubhulse (14) mit der Einstellvorrichtung (17, 18) gekoppelt ist, und die zweite Feder (13) mit einem Ende über eine die erste Feder (12) durch- dringende zweite Verbindungsstange (10) und über die erste Verbindungsstange (8) mit der Ventilnadel (2) und mit dem anderen Ende mit der Einstellvorrichtung (17, 18) gekoppelt ist. 10, 12, 13, 14, 15) contains two valve closing springs (12, 13) arranged one behind the other in a bore (11) provided in the valve holder (1) of the injection valve and a thrust sleeve (14) mounted axially displaceably in the bore (11), wherein the first spring (12) is coupled at one end via a first connecting rod (8) to the valve needle (2) and at the other end via the thrust sleeve (14) surrounding the second spring to the adjusting device (17, 18), and the second spring (13) with one end via a second connecting rod (10) penetrating the first spring (12) and via the first connecting rod (8) with the valve needle (2) and with the other end with the adjusting device (17, 18) is coupled.
9. Kraftstoffemspritzventil nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Emstellkolben (17) mittels in dem Einspritzventil beim Betrieb anfallendem unter Druck stehendem Leckkraftstoff betatigbar ist.9. Fuel injection valve according to one of claims 3 to 8, characterized in that the adjusting piston (17) can be actuated by means of pressure fuel leakage occurring in the injection valve during operation.
10. Kraftstoffemspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kraftstoffemspritzventil em von der Ventilnadel (2) zu der dem Ventilschließmechanismus (8, 10, 12, 13, 14, 15) gegenüberliegenden Seite des Emstellkolbens (17) führender Kraftstoffmischdruckkanal (26, 27) ausgebildet ist, über den an der Ventilnadel (2) anfallendes Leckkraftstoff zu der dem Ventilschließmechanismus (8, 10, 12, 13, 14, 15) gegenüberliegenden Seite des Emstellkolbens (17) gefuhrt wird, um diesen allmählich in der die Schließkraft des Ventilschließme- chanismus (8, 10, 12, 13, 14, 15) erhöhenden Richtung zu verschieben .10. Fuel injection valve according to claim 9, characterized in that in the fuel injection valve em from the valve needle (2) to the valve closing mechanism (8, 10, 12, 13, 14, 15) opposite side of the adjusting piston (17) leading fuel mixing pressure channel (26, 27) is formed, via which leakage fuel accumulating on the valve needle (2) is guided to the side of the adjusting piston (17) opposite the valve closing mechanism (8, 10, 12, 13, 14, 15), in order to gradually adjust the closing force of the To move the valve closing mechanism (8, 10, 12, 13, 14, 15) upwards.
11. Kraftstoffemspritzventil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (30) in Form eines mit der von dem Leckkraftstoff beaufschlagten Seite des Emstellkolbens (17) in Verbindung stehenden Steuerventils (30) vorgesehen ist, mit welchem der Emstellkolben zur Verschiebung desselben in der die Schließkraft des Ventilschließmechanismus (8, 10, 12, 13, 14, 15) verringernden Richtung vom Druck des anstehenden Leckols entlastbar ist.11. A fuel injection valve according to claim 9 or 10, characterized in that the control device (30) is provided in the form of a control valve (30) in connection with the side of the adjusting piston (17) acted upon by the leak fuel, with which the adjusting piston for displacing the same in which the closing force of the valve closing mechanism (8, 10, 12, 13, 14, 15) reducing direction can be relieved of the pressure of the existing leak oil.
12. Kraftstoffemspritzventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (30) mit dem von der Ventilnadel (2) zu dem Emstellkolben (17) fuhrenden Kraftstoffmischdruckkanal (26) in Verbindung steht.12. Fuel injection valve according to claim 11, characterized in that the control valve (30) with the from the valve needle (2) to the Emstellkolben (17) leading fuel mixing pressure channel (26) is in communication.
13. Kraftstoffemspritzventil nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (30) als Nadelventil mit einer eine Nadelspitze (35) aufweisenden Ventilnadel (34) und einem die Nadelspitze (35) aufnehmenden Ventilsitz (36) ausgebildet ist, wobei die Ventilnadel (34) eine den Ventilsitz (36) durchsetzende Entlastungsbohrung zur Entlastung des den Emstellkolben (17) beaufschlagenden Leckkraftstoff wahlweise verschließt oder freigibt.13. Fuel injection valve according to claim 11 or 12, characterized in that the control valve (30) is designed as a needle valve with a needle tip (35) having valve needle (34) and a needle tip (35) receiving valve seat (36), the valve needle (34) a relief bore through the valve seat (36) to relieve the Emstellkolben (17) acting on leakage fuel either sealed or released.
14. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 13, dadurch ge- kennzeichnet, daß das Steuerventil eine die Ventilnadel (34) in14. Fuel injection valve according to claim 13, characterized in that the control valve in the valve needle (34)
Schließrichtung beaufschlagende Ventilfeder (41) aufweist.Has valve spring (41) acting in the closing direction.
15. Kraftstoffemspritzventil nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil einen mit der Ven- tilnadel (34) gekoppelten Steuerkolben (31) aufweist, welcher mittels eines gasformigen oder flussigen Mediums in Offnungs- richtung des Nadelventils beaufschlagbar ist.15. Fuel injection valve according to claim 13 or 14, characterized in that the control valve has a control piston (31) coupled to the valve needle (34), which can be acted upon by means of a gaseous or liquid medium in the opening direction of the needle valve.
16. Kraftstoffemspritzventil nach Anspruch 15, dadurch ge- kennzeichnet, daß der Steuerkolben (31) integral mit der Ventilnadel (34) ausgebildet ist und auf seiner der Nadelspitze16. The fuel injection valve according to claim 15, characterized in that the control piston (31) is formed integrally with the valve needle (34) and on its the needle tip
(35) zugewandten Seite von dem gasformigen oder flussigen Medium beaufschlagt wird und sich auf seiner der Nadelspitze (35) abgewandten Seite gegen die die Ventilnadel (34) in Schließ- richtung beaufschlagende Ventilfeder (41) abstutzt.(35) facing the gaseous or liquid medium and is supported on its side facing away from the needle tip (35) against the valve spring (41) acting on the valve needle (34) in the closing direction.
17. Kraftstoffemspritzventil nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das den Steuerkolben (31) beaufschlagende Medium zum Starten der Brennkraftmaschine verwendete Druckluft ist.17. A fuel injection valve according to claim 15 or 16, characterized in that the medium acting on the control piston (31) is compressed air used to start the internal combustion engine.
18. Kraftstoffemspritzventil nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (30) als Sicherheitsventil ausgebildet ist, welches beim überschreiten ei- nes vorgegebenen Leckoldrucks automatisch öffnet und den Emstellkolben (17) entlastet.18. Fuel injection valve according to one of claims 11 to 17, characterized in that the control valve (30) is designed as a safety valve which opens automatically when a predetermined leakage pressure is exceeded and relieves the pressure on the actuating piston (17).
19. Kraftstoffemspritzventil nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (30) als Si- cherheitsventil ausgebildet ist, wobei die Starke der Ventilfeder (41) so bemessen ist, daß das Steuerventil beim Überschreiten eines vorgegebenen Leckoldrucks automatisch öffnet und den Emstellkolben (17) entlastet. 19. Fuel injection valve according to one of claims 14 to 17, characterized in that the control valve (30) is designed as a safety valve, the strength of the valve spring (41) being dimensioned such that the control valve opens automatically when a predetermined leakage pressure is exceeded and relieves the adjusting piston (17).
20. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 9 bis20. Fuel injection valve according to one of claims 9 to
19, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellkolben (17) um den Mischdruck aus angestauter Leckkraftstoffmenge aus Spitzendruck und Einspritzleitungsrestdruck voll zur Wirkung kommen zu lassen auf der dem Ventilschließmechanismus (8, 10, 12, 13, 15, 16) zugewandten Seite zur Entlastung mit dem drucklosen leck- kraftstoffkanal (28) in Verbindung steht.19, characterized in that the adjusting piston (17) to allow the mixed pressure from the pent-up leakage fuel quantity from peak pressure and injection line residual pressure to take full effect on the side facing the valve closing mechanism (8, 10, 12, 13, 15, 16) for relief with the unpressurized leak fuel channel (28) is connected.
21. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 3 bis21. Fuel injection valve according to one of claims 3 to
20, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellkolben (17) durch einen von außen zugeführten Hydraulik- oder Pneumatikdruck beaufschlagt wird. 20, characterized in that the adjusting piston (17) is acted upon by an external hydraulic or pneumatic pressure.
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