WO2001027462A1 - Injector for a common-rail fuel injection system for internal combustion engines with partial compensation of the forces acting on the nozzle needle - Google Patents

Injector for a common-rail fuel injection system for internal combustion engines with partial compensation of the forces acting on the nozzle needle Download PDF

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WO2001027462A1
WO2001027462A1 PCT/DE2000/003593 DE0003593W WO0127462A1 WO 2001027462 A1 WO2001027462 A1 WO 2001027462A1 DE 0003593 W DE0003593 W DE 0003593W WO 0127462 A1 WO0127462 A1 WO 0127462A1
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WO
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control chamber
valve control
nozzle needle
valve
injector
Prior art date
Application number
PCT/DE2000/003593
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German (de)
French (fr)
Inventor
Friedrich Boecking
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
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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
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure

Definitions

  • Iniektor for a common rail fuel injection system for internal combustion engines with partial force balancing of the nozzle needle
  • the invention relates to an injector for a common rail fuel injection system for internal combustion engines with a valve control chamber delimited by the end face of a valve piston which is operatively connected to a nozzle needle and which is connected via an inlet throttle to a high pressure connection and a fuel injection system according to the preamble of the independent claim 14th
  • the invention has for its object an injector for a Co ⁇ r ⁇ mcm rail fuel injection system and a common rail fuel injection system with short Provide tax times.
  • an injector for a common rail fuel injection system for internal combustion engines with a valve control chamber delimited by the end face of a valve piston which is operatively connected to a nozzle needle and which is connected via an inlet throttle to a high-pressure connection, the valve control chamber being connected to an external one Valve control space and an inner valve control space is divided, and wherein the inlet throttle is arranged between the outer valve control space and the inner valve control space.
  • the inner valve control chamber is delimited by a blind hole in the end face of the valve piston and a sleeve protruding into the blind hole, so that the division of the valve control chamber is achieved in a simple manner and the size of the inner valve control chamber can be easily adapted to changed structural conditions.
  • a variant of the invention provides that the sleeve is connected to a housing of the injector, so that the hydraulic forces acting on the sleeve internal forces of the Injector are and also the outer valve control chamber is sealed from the environment by the sleeve.
  • an outlet channel and an outlet throttle are arranged in the sleeve, so that the pressure relief of the inner valve control chamber can take place through the sleeve.
  • Another addition to the invention provides that the fuel outflow from the inner valve control chamber via the outlet anal and the outlet throttle is controlled by a control valve, in particular a 2/2 control valve or a 2/3 control valve, so that the injector according to the invention is controlled with conventional ones Control valves is controllable.
  • a push rod is arranged between the valve piston and the nozzle needle, so that the control times are further reduced, in particular in the case of injectors with solenoid control valves.
  • the axial distance between the valve control chamber and the pressure chamber can be adapted to the other structural conditions.
  • valve piston and the push rod are made in one piece, so that the number of components is reduced.
  • a closing spring which is supported against the valve piston and at least indirectly against the housing, or that a leakage oil chamber which is arranged between the valve piston and the nozzle needle is supported against the nozzle needle and a shoulder of the housing Closing spring is available so that the injector closes automatically if there is no control pressure.
  • the ring area limited by the diameter of a bore in the housing which guides the nozzle needle and by the diameter of the sealing line between the nozzle needle and nozzle needle seat is greater than or equal to the ring area limited by the diameter of the valve piston and the diameter of the blind hole , so that when the control pressure is present, the forces acting on the valve piston and nozzle needle always produce a resultant force in the direction of the nozzle needle seat.
  • the diameter of the blind hole is 1.5 mm to 2.3 mm, in particular 1.8 mm to 2 mm larger than the diameter of the sealing line between the nozzle needle and the nozzle needle seat, so that an extensive compensation of the valve piston and Nozzle needle acting forces is reached.
  • the diameter of the bore and the diameter of the valve piston are the same, so that the manufacture of the injector is simplified.
  • the housing is designed in two parts, in particular that the valve control chamber is arranged in the first part of the housing and that the pressure chamber is arranged in the second part of the housing, so that the manufacture, assembly and operating behavior of the injector according to the invention are improved ,
  • a common-rail fuel injection system for internal combustion engines with a high-pressure fuel pump, with a high-pressure fuel accumulator and with at least one injector with a valve control chamber delimited by the end face of a valve piston which is operatively connected to a nozzle needle and which has an inlet throttle is connected to a high-pressure connection, characterized in that the valve control chamber is subdivided into an outer valve control chamber and an inner valve control chamber, and that the inlet throttle is arranged between the outer valve control chamber and the inner valve control chamber, so that the control times of the injector are shortened and thus the measurement of the injection quantities is improved.
  • the drawing shows a cross section through an injector according to the invention.
  • the fuel not shown, is fed via a high-pressure connection 1 via an inlet channel 3 to an injection nozzle 5 and into an outer valve control chamber 6.
  • the fuel comes from the high-pressure fuel reservoir (common rail), not shown, and has its pressure.
  • the outer valve control chamber 6 is connected to an inner valve control chamber 9 via an inlet throttle 7. Via a control valve 11, which is only indicated, the inner valve control chamber 9 can be equipped with a control valve (not shown)
  • Fuel return can be connected.
  • An outlet channel 13 and an outlet throttle 14 are arranged between the inner valve control chamber 9 and the control valve 11.
  • the housing 15 of the injector consists of a first part 16 and a second part 17.
  • the outer valve control chamber 6 and the inner valve control chamber 9 are delimited by a valve piston 19 shown in partial section.
  • a circular sealing line is formed between the nozzle needle 21 and the nozzle needle seat 22. The diameter of the sealing line is designated d 4 .
  • the push rod 20 and the valve piston 19 can be made in one piece or in two parts.
  • the decision for one of the mentioned embodiments depends on. a. on the manufacturing costs, the assemblability and the operating behavior of the injector.
  • the nozzle needle 21 is guided in a bore 23 with the diameter d 3 .
  • the high pressure prevailing in a pressure chamber 25 corresponds to the pressure of the high-pressure fuel reservoir (not shown) of the fuel injection system. This pressure causes a hydraulic force on the ring area delimited by the diameters d 3 and d 4 .
  • Blind hole 29 is the inner valve control chamber 9.
  • a sleeve 31 which is screwed to the first part 16 of the housing 15, projects into the blind hole 29.
  • the outlet channel 13 and the outlet throttle 14 are arranged in the sleeve 31.
  • a closing spring 35 is present between a shoulder 33 of the sleeve 31 and the end face 27 of the valve piston 19. It ensures that the nozzle needle 21 is always closed when the fuel has no excess pressure.
  • valve piston 19 Between valve piston 19 and nozzle needle 21 is a
  • Leakage oil chamber 37 in which the leaks from the injection nozzle 5 and the outer valve control chamber 6 are collected and discharged into the fuel return, not shown.
  • the closing spring 35 can also be arranged in the leak oil chamber 37 and against the nozzle needle 21 and a shoulder in the first part 15 of the housing 15 or the like. support.
  • Circular area is larger than the ring area delimited by the diameters d 3 and d 4 , the resulting hydraulic force is directed onto the nozzle needle 21 in the direction of the nozzle needle seat 22 when the injection nozzle 5 is closed.
  • the injector 5 opens when the control valve 11 is opened and as a result the pressure in the inner valve control chamber 9 collapses.
  • the prerequisite for this is that the diameter limited by the diameters d 2 and d ⁇
  • Ring area is smaller than the ring area delimited by the diameters d 3 and d 4 .
  • d 2 is equal to d 3 , so that the above-mentioned requirement is reduced to the condition d x greater than d 4 .
  • control valve 11 which can be designed as a 2/2 control valve or as a 2/3 control valve, closes again, a high pressure builds up again in the inner valve control chamber 9, which is equal to the pressure in the
  • High-pressure fuel accumulator and in the pressure chamber 25 is so that the resulting hydraulic force valve piston 19 and nozzle needle 21 into the nozzle needle seat 22. It should be borne in mind that the pressure of the fuel is reduced from the pressure chamber 25 to the combustion chamber down to the pressure prevailing in the combustion chamber. As a result, the hydraulic force acting on the circular surface with the diameter d 5 against the closing direction is less than the hydraulic force acting on the end face 27 of the valve piston 19 in the same diameter range.

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Abstract

The invention relates to an injector for a fuel injection system for internal combustion engines, comprising a valve control chamber which is delimited by the front face (27) of a valve piston (19), said valve piston being actively connected to a nozzle needle (21), and which is connected to a high pressure connection (1) through a supply throttle. Said valve control chamber (9) is divided into an outer valve control chamber (6) and an inner valve control chamber (9), the supply throttle (7) being located between said outer valve control chamber (6) and said inner valve control chamber (9).

Description

Iniektor für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit teilweisem Kraftauscrleich der DüsennadelIniektor for a common rail fuel injection system for internal combustion engines with partial force balancing of the nozzle needle
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft einen Injektor für ein Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinεn mit einem von der Stirnfläche eines mit einer Düsennadel in Wirkverbindung stehenden Ven ilkolbens begrenzten Ventilsteuerraum, der über eine Zulaufdrossel mit einem Hochdruckanschluss in Verbindung steht und ein Kraftstoffeinspritzsystem nach dem Oberbegriff des nebengeordneten Anspruchs 14.The invention relates to an injector for a common rail fuel injection system for internal combustion engines with a valve control chamber delimited by the end face of a valve piston which is operatively connected to a nozzle needle and which is connected via an inlet throttle to a high pressure connection and a fuel injection system according to the preamble of the independent claim 14th
Die Bemessung kleinster Voreinspritzmengen erfordert sehr schnelle Steuervorgänge des Injektors. Bei Injektoren mit Magnet-Steuerventilen werden die notwendigen kurzen Steuerzeiten nur erreicht, wenn zwischen Ventilkolben und Düsennadel eine Druckstange vorgesehen wird. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass die Massenträgheit der Druckstange die Steuerzeiten erhöht.The dimensioning of the smallest pre-injection quantities requires very fast control processes of the injector. In the case of injectors with solenoid control valves, the necessary short control times can only be achieved if a pressure rod is provided between the valve piston and the nozzle needle. The disadvantage of this solution is that the inertia of the push rod increases the control times.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Injektor für ein Coτrτmcm-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem und ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem mit kurzen Steuerzeiten bereitzustellen.The invention has for its object an injector for a Coτrτmcm rail fuel injection system and a common rail fuel injection system with short Provide tax times.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Injektor für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem von der Stirnfläche eines mit einer Düsennadel in Wirkverbindung stehenden Ventilkolbens begrenzten Ventilsteuerraum, der über eine Zulaufdrossel mit einem Hochdruckanschluss in Verbindung steht, wobei der Ventilsteuerraum in einen äußeren Ventilsteuerraum und einen inneren Ventilsteuerraum unterteilt ist, und wobei die Zulaufdrossel zwischen äußerem Ventilsteuerraum und innerem Ventilsteuerraum angeordnet ist.This object is achieved according to the invention by an injector for a common rail fuel injection system for internal combustion engines with a valve control chamber delimited by the end face of a valve piston which is operatively connected to a nozzle needle and which is connected via an inlet throttle to a high-pressure connection, the valve control chamber being connected to an external one Valve control space and an inner valve control space is divided, and wherein the inlet throttle is arranged between the outer valve control space and the inner valve control space.
Durch die erfindungsgemäße Aufteilung des Ventilsteuerraums reduziert sich das zu steuernde im Wesentlichen auf das kleine Volumen des inneren Ventilsteuerraums. Diese Maßnahme verringert die Steuerzeiten. Darüber hinaus findet auch ein teilweiser Kraf ausgleich zwischen der auf die Stirnfläche des Ventilkolbens wirkenden hydraulischen Kraft und der auf die Ringfläche, welche durch den Durchmesser der Dichtlinie zwischen Düsennadel und Düsennadelsitz sowie den Durchmesser der Bohrung begrenzt wird, und der darauf wirkenden Kraft statt. Auch der teilweise Kraftausgleich erlaubt kürzere Steuerzeiten.As a result of the division of the valve control space according to the invention, what is to be controlled is essentially reduced to the small volume of the inner valve control space. This measure reduces tax times. In addition, there is also a partial force balance between the hydraulic force acting on the end face of the valve piston and the force on the ring surface, which is limited by the diameter of the sealing line between the nozzle needle and nozzle needle seat and the diameter of the bore, and the force acting thereon. The partial force balancing also allows shorter control times.
In Ergänzung der Erfindung wird der innere Ventilsteuerraum durch ein Sackloch in der Stirnfläche des Ventilkolbens und eine in das Sackloch ragende Hülse begrenzt, so dass die Aufteilung des Ventilsteuerraums auf einfache Weise erreicht wird und die Größe des inneren Ventilsteuerraums problemlos an geänderte konstruktive Randbedingungen adaptierbar ist.In addition to the invention, the inner valve control chamber is delimited by a blind hole in the end face of the valve piston and a sleeve protruding into the blind hole, so that the division of the valve control chamber is achieved in a simple manner and the size of the inner valve control chamber can be easily adapted to changed structural conditions.
Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass die Hülse mit einem Gehäuse des Injektors verbunden ist, so dass die auf die Hülse wirkenden hydraulischen Kräfte innere Kräfte des Injektors sind und außerdem der äußere Ventilsteuerraum durch die Hülse gegen die Umgebung abgedichtet wird.A variant of the invention provides that the sleeve is connected to a housing of the injector, so that the hydraulic forces acting on the sleeve internal forces of the Injector are and also the outer valve control chamber is sealed from the environment by the sleeve.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Hülse ein Ablaufkanal und eine Ablaufdrossel angeordnet sind, so dass die Druckentlastung des inneren Ventilsteuerraums durch die Hülse erfolgen kann.In a further embodiment of the invention it is provided that an outlet channel and an outlet throttle are arranged in the sleeve, so that the pressure relief of the inner valve control chamber can take place through the sleeve.
Eine weitere Ergänzung der Erfindung sieht vor, dass der Kraftstoffabfluss aus dem inneren Ventilsteuerraum über den Ablauf anal und die Ablaufdrossel durch ein Steuerventil, insbesondere ein 2/2 -Steuerventil oder ein 2/3 -Steuerventil gesteuert wird, so dass der erfindungsgemäße Injektor mit herkömmlichen Steuerventilen steuerbar ist.Another addition to the invention provides that the fuel outflow from the inner valve control chamber via the outlet anal and the outlet throttle is controlled by a control valve, in particular a 2/2 control valve or a 2/3 control valve, so that the injector according to the invention is controlled with conventional ones Control valves is controllable.
Bei einer anderen Variante der Erfindung ist zwischen Ventilkolben und Düsennadel eine Druckstange angeordnet, so dass, insbesondere bei Injektoren mit Magnet-Steuerventilen die Steuerzeiten weiter verkürzt werden. Außerdem kann der axiale Abstand zwischen Ventilsteuerraum und Druckraum den sonstigen konstruktiven Randbedingungen angepasst werden.In another variant of the invention, a push rod is arranged between the valve piston and the nozzle needle, so that the control times are further reduced, in particular in the case of injectors with solenoid control valves. In addition, the axial distance between the valve control chamber and the pressure chamber can be adapted to the other structural conditions.
In weiterer Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ventilkolben und die Druckstange einteilig ausgeführt sind, so dass die Zahl der Bauteile verringert wird.In a further addition to the invention, it is provided that the valve piston and the push rod are made in one piece, so that the number of components is reduced.
In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem äußeren Ventilsteuerraum eine sich gegen den Ventilkolben und mindestens mittelbar gegen das Gehäuse abstützende Schließfeder vorhanden ist, oder dass in einem zwischen Ventilkolben und Düsennadel angeordneten Leckölraum eine sich gegen die Düsennadel und einen Absatz des Gehäuses abstützende Schließfeder vorhanden ist, so dass bei fehlendem Steuerdruck der Injektor selbsttätig schließt . In Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass die vom Durchmesser einer Bohrung im Gehäuse, welche die Düsennadel führt, und vom Durchmesser der Dichtlinie zwischen Düsennadel und Düsennadelsitz begrenzte Ringfläche größer oder gleich groß wie die vom Durchmesser des Ventilkolbens und vom Durchmesser des Sacklochs begrenzte Ringfläche ist, so dass bei vorhandenem Steuerdruck die auf Ventilkolben und Düsennadel wirkenden Kräfte stets eine resultierende kraft in Richtung des Düsennadelsitzes hervorrufen.In further refinements of the invention, it is provided that in the outer valve control chamber there is a closing spring which is supported against the valve piston and at least indirectly against the housing, or that a leakage oil chamber which is arranged between the valve piston and the nozzle needle is supported against the nozzle needle and a shoulder of the housing Closing spring is available so that the injector closes automatically if there is no control pressure. In addition to the invention, it is provided that the ring area limited by the diameter of a bore in the housing which guides the nozzle needle and by the diameter of the sealing line between the nozzle needle and nozzle needle seat is greater than or equal to the ring area limited by the diameter of the valve piston and the diameter of the blind hole , so that when the control pressure is present, the forces acting on the valve piston and nozzle needle always produce a resultant force in the direction of the nozzle needle seat.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Durchmesser des Sacklochs 1,5 mm bis 2,3 mm, insbesondere 1,8 mm bis 2 mm größer als der Durchmesser der Dichtlinie zwischen Düsennadel und Düsennadelsitz begrenzte Ringfläche, so dass ein weitgehende Ausgleich der auf Ventilkolben und Düsennadel wirkenden Kräfte erreicht wird.In one embodiment of the invention, the diameter of the blind hole is 1.5 mm to 2.3 mm, in particular 1.8 mm to 2 mm larger than the diameter of the sealing line between the nozzle needle and the nozzle needle seat, so that an extensive compensation of the valve piston and Nozzle needle acting forces is reached.
Bei einer Variante der Erfindung Injektor ist vorgesehen, dass die Durchmesser der Bohrung und der Durchmesser des Ventilkolbens gleich sind, so dass die Fertigung des Injektors vereinfacht wird.In a variant of the injector, it is provided that the diameter of the bore and the diameter of the valve piston are the same, so that the manufacture of the injector is simplified.
In Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse zweiteilig ausgeführt ist, insbesondere, dass im ersten Teil des Gehäuses der Ventilsteuerraum angeordnet ist und dass im zweiten Teil des Gehäuses der Druckraum angeordnet ist, so dass Herstellung, Montage und Betriebsverhalten des erfindungsgemäßen Injektors verbessert werden.In addition to the invention, it is provided that the housing is designed in two parts, in particular that the valve control chamber is arranged in the first part of the housing and that the pressure chamber is arranged in the second part of the housing, so that the manufacture, assembly and operating behavior of the injector according to the invention are improved ,
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch erfindungsgemäß gelöst durch eine Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einer Hochdruckkraftstoffpumpe, mit einem HochdruckkraftstoffSpeicher und mit mindestens einem Injektor mit einem von der Stirnfläche eines mit einer Düsennadel in Wirkverbindung stehenden Ventilkolbens begrenzten Ventilsteuerraum, der über eine Zulaufdrossel mit einem Hochdruckanschluss in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsteuerraum in einen äußeren Ventilsteuerraum und einen inneren Ventilsteuerraum unterteilt ist, und dass die Zulaufdrossel zwischen äußerem Ventilsteuerraum und innerem Ventilsteuerraum angeordnet ist, so dass die Steuerzeiten des Injektors verkürzt und damit die Bemessung der Einspritzmengen verbessert wird. Daraus resultieren Vorteile beim Emissions- und Verbrauchsverhalten sowie der Laufruhe der Brennkraftmaschine.The above-mentioned object is also achieved according to the invention by a common-rail fuel injection system for internal combustion engines with a high-pressure fuel pump, with a high-pressure fuel accumulator and with at least one injector with a valve control chamber delimited by the end face of a valve piston which is operatively connected to a nozzle needle and which has an inlet throttle is connected to a high-pressure connection, characterized in that the valve control chamber is subdivided into an outer valve control chamber and an inner valve control chamber, and that the inlet throttle is arranged between the outer valve control chamber and the inner valve control chamber, so that the control times of the injector are shortened and thus the measurement of the injection quantities is improved. This results in advantages in terms of emissions and consumption behavior as well as the smooth running of the internal combustion engine.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the invention can be found in the following description, the drawing and the claims.
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the object of the invention is shown in the drawing and described in more detail below.
Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Injektor. Über einen Hochdruckanschluss 1 wird der nicht dargestellte Kraftstoff über einen Zulaufkanal 3 zu einer Einspritzdüse 5 sowie in einen äußeren Ventilsteuerraum 6 geführt. Der Kraftstoff stammt aus dem nicht dargestellten HochdruckkraftstoffSpeicher (Common-Rail) und hat dessen Druck. Der äußere Ventilsteuerraum 6 ist über eine Zulaufdrossel 7 mit einem inneren Ventilsteuerraum 9 verbunden. Über ein nur angedeutetes Steuerventil 11 kann der innere Ventilsteuerraum 9 mit einem nicht dargestelltenThe drawing shows a cross section through an injector according to the invention. The fuel, not shown, is fed via a high-pressure connection 1 via an inlet channel 3 to an injection nozzle 5 and into an outer valve control chamber 6. The fuel comes from the high-pressure fuel reservoir (common rail), not shown, and has its pressure. The outer valve control chamber 6 is connected to an inner valve control chamber 9 via an inlet throttle 7. Via a control valve 11, which is only indicated, the inner valve control chamber 9 can be equipped with a control valve (not shown)
Kraftstoffrücklauf verbunden werden. Zwischen innerem Ventilsteuerraum 9 und Steuerventil 11 sind ein Ablaufkanal 13 und eine Ablaufdrossel 14 angeordnet.Fuel return can be connected. An outlet channel 13 and an outlet throttle 14 are arranged between the inner valve control chamber 9 and the control valve 11.
Das Gehäuse 15 des Injektors besteht aus einem ersten Teil 16 und einem zweiten Teil 17. Der äußere Ventilsteuerraum 6 und der innere Ventilsteuerraum 9 werden von einem im Teilschnitt dargestellten Ventilkolben 19 begrenzt. Eine über eine Druckstange 20 mit dem Ventilkolben 19 in Wirkverbindung stehende Düsennadel 21 verhindert, dass der unter Druck stehende Kraftstoff zwischen den Einspritzungen aus der Einspritzdüse 5 in den nicht dargestellten Brennraum fließt. Dies geschieht, indem die Düsennadel 21 in einen Düsennadelsitz 22 gepresst wird und somit den Zulaufkanal 5 gegen den nicht dargestellten Brennraum abdichtet. Dabei bildet sich zwischen Düsennadel 21 und Düsennadelsitz 22 eine kreisförmige Dichtlinie. Der Durchmesser der Dichtlinie ist mit d4 bezeichnet.The housing 15 of the injector consists of a first part 16 and a second part 17. The outer valve control chamber 6 and the inner valve control chamber 9 are delimited by a valve piston 19 shown in partial section. A nozzle needle 21, which is operatively connected to the valve piston 19 via a push rod 20, prevents the fuel under pressure from flowing between the injections from the injector 5 into the combustion chamber (not shown). This is done by pressing the nozzle needle 21 into a nozzle needle seat 22 and thus sealing the inlet channel 5 against the combustion chamber, not shown. A circular sealing line is formed between the nozzle needle 21 and the nozzle needle seat 22. The diameter of the sealing line is designated d 4 .
Die Druckstange 20 und der Ventilkolben 19 können aus einem Stück oder zweiteilig gefertigt sein. Die Entscheidung für eine der genannten Ausführungsformen hängt u. a. von den Herstellungskosten, der Montierbarkeit und dem Betriebsverhalten des Injektors ab.The push rod 20 and the valve piston 19 can be made in one piece or in two parts. The decision for one of the mentioned embodiments depends on. a. on the manufacturing costs, the assemblability and the operating behavior of the injector.
Die Düsennadel 21 ist in einer Bohrung 23 mit dem Durchmesser d3 geführt. Der in einem Druckraum 25 herrschende Hochdruck entspricht dem Druck des nicht dargestellten Kraftstoffhochdruckspeichers des Kraftstoffeinspritzsystems . Dieser Druck verursacht eine hydraulische Kraft auf die von den Durchmessern d3 und d4 begrenzte Ringfläche.The nozzle needle 21 is guided in a bore 23 with the diameter d 3 . The high pressure prevailing in a pressure chamber 25 corresponds to the pressure of the high-pressure fuel reservoir (not shown) of the fuel injection system. This pressure causes a hydraulic force on the ring area delimited by the diameters d 3 and d 4 .
In der Stirnfläche 27 des Ventilkolbens 19 befindet sich ein Sackloch 29 mit dem Durchmesser dλ . Am Grund desIn the end face 27 of the valve piston 19 there is a blind hole 29 with the diameter d λ . At the bottom of the
Sacklochs 29 befindet sich der innere Ventilsteuerraum 9.Blind hole 29 is the inner valve control chamber 9.
In das Sackloch 29 ragt eine mit dem ersten Teil 16 des Gehäuses 15 verschraubte Hülse 31. In der Hülse 31 sind der Ablaufkanal 13 und die Ablaufdrossel 14 angeordnet.A sleeve 31, which is screwed to the first part 16 of the housing 15, projects into the blind hole 29. The outlet channel 13 and the outlet throttle 14 are arranged in the sleeve 31.
Zwischen einem Absatz 33 der Hülse 31 und der Stirnfläche 27 des Ventilkolbens 19 ist eine Schließfeder 35 vorhanden. Sie sorgt dafür, dass die Düsennadel 21 immer geschlossen ist, wenn der Kraftstoff keinen Überdruck hat.Between a shoulder 33 of the sleeve 31 and the end face 27 of the valve piston 19, a closing spring 35 is present. It ensures that the nozzle needle 21 is always closed when the fuel has no excess pressure.
Zwischen Ventilkolben 19 und Düsennadel 21 ist einBetween valve piston 19 and nozzle needle 21 is a
Leckölraum 37 in dem die Leckagen aus der Einspritzdüse 5 und dem äußeren Ventilsteuerraum 6 gesammelt und in den nicht dargestellten Kraftstoffrücklauf abgeleitet werden. Die Schließfeder 35 kann auch in dem Leckölraum 37 angeordnet sein und sich gegen die Düsennadel 21 und einen Absatz im ersten Teil 15 des Gehäuses 15 odgl . abstützen.Leakage oil chamber 37 in which the leaks from the injection nozzle 5 and the outer valve control chamber 6 are collected and discharged into the fuel return, not shown. The closing spring 35 can also be arranged in the leak oil chamber 37 and against the nozzle needle 21 and a shoulder in the first part 15 of the housing 15 or the like. support.
Bei geschlossenem Steuerventil 11 wirkt der in äußerem und innerem Ventilsteuerraum 6 und 9 anstehende Hochdruck auf eine Kreisfläche mit dem Durchmesser d2. Wenn dieseWhen the control valve 11 is closed, the high pressure present in the outer and inner valve control chambers 6 and 9 acts on a circular area with the diameter d 2 . If those
Kreisfläche größer als die von den Durchmessern d3 und d4 begrenzte Ringfläche ist, ist bei geschlossener Einspritzdüse 5 die resultierende hydraulische Kraft auf die Düsennadel 21 in Richtung des Düsennadelsitzes 22 gerichtet.Circular area is larger than the ring area delimited by the diameters d 3 and d 4 , the resulting hydraulic force is directed onto the nozzle needle 21 in the direction of the nozzle needle seat 22 when the injection nozzle 5 is closed.
Dei Einspritzdüse 5 öffnet, wenn das Steuerventil 11 geöffnet wird und in Folge dessen der Druck im inneren Ventilsteuerraum 9 zusammenbricht. Voraussetzung hierfür ist, dass die von den Durchmessern d2 und dλ begrenzteThe injector 5 opens when the control valve 11 is opened and as a result the pressure in the inner valve control chamber 9 collapses. The prerequisite for this is that the diameter limited by the diameters d 2 and d λ
Ringfläche kleiner als die von den Durchmessern d3 und d4 begrenzte Ringfläche ist. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist d2 gleich d3, so dass sich o. g. Vorausetzung auf die Bedingung dx größer d4 reduziert.Ring area is smaller than the ring area delimited by the diameters d 3 and d 4 . In the exemplary embodiment shown in the drawing, d 2 is equal to d 3 , so that the above-mentioned requirement is reduced to the condition d x greater than d 4 .
Wenn das Steuerventil 11, welches als 2/2 -Steuerventil oder als 2/3 -Steuerventil ausgeführt sein kann, wieder schließt, baut sich im inneren Ventilsteuerraum 9 wieder ein Hochdruck auf, der gleich dem Druck imWhen the control valve 11, which can be designed as a 2/2 control valve or as a 2/3 control valve, closes again, a high pressure builds up again in the inner valve control chamber 9, which is equal to the pressure in the
Kraftstoffhochdruckspeicher und im Druckraum 25 ist, so dass die resultierende hydraulische Kraft Ventilkolben 19 und Düsennadel 21 in den Düsennadelsitz 22. Dabei ist zu bedenken, dass der Druck des Kraftstoffs vom Druckraum 25 zum Brennraum bis auf den im Brennraum herrschenden Druck abgebaut wird. In Folge dessen ist die auf die Kreisfläche mit dem Durchmesser d5 entgegen der Schließrichtung wirkende hydraulische Kraft geringer als die auf die Stirnfläche 27 des Ventilkolbens 19 wirkende hydraulische Kraft im gleichen Durchmesserbereich.High-pressure fuel accumulator and in the pressure chamber 25 is so that the resulting hydraulic force valve piston 19 and nozzle needle 21 into the nozzle needle seat 22. It should be borne in mind that the pressure of the fuel is reduced from the pressure chamber 25 to the combustion chamber down to the pressure prevailing in the combustion chamber. As a result, the hydraulic force acting on the circular surface with the diameter d 5 against the closing direction is less than the hydraulic force acting on the end face 27 of the valve piston 19 in the same diameter range.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. All the features shown in the description, the following claims and the drawing can be essential to the invention both individually and in any combination with one another.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Injektor für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem von der Stirnfläche (27) eines mit einer Düsennadel (21) in Wirkverbindung stehenden Ventilkolbens (19) begrenzten Ventilsteuerraum, der über eine Zulaufdrossel mit einem Hochdruckanschluss (1) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der1. Injector for a common rail fuel injection system for internal combustion engines with a valve control chamber bounded by the end face (27) of a valve piston (19) which is operatively connected to a nozzle needle (21) and which is connected to a high pressure connection (1) via an inlet throttle , characterized in that the
Ventilsteuerraum in einen äußeren Ventilsteuerraum (6) und einen inneren Ventilsteuerraum (9) unterteilt ist, und dass die Zulaufdrossel (7) zwischen äußerem Ventilsteuerraum (6) und innerem Ventilsteuerraum (9) angeordnet ist.Valve control chamber is divided into an outer valve control chamber (6) and an inner valve control chamber (9), and that the inlet throttle (7) is arranged between the outer valve control chamber (6) and the inner valve control chamber (9).
2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Ventilsteuerraum (9) durch ein Sackloch (29) in der Stirnfläche (27) des Ventilkolbens (19) und eine in das Sackloch (27) ragende Hülse (31) begrenzt wird.2. Injector according to claim 1, characterized in that the inner valve control chamber (9) by a blind hole (29) in the end face (27) of the valve piston (19) and a in the blind hole (27) projecting sleeve (31) is limited.
3. Injektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (31) mit einem Gehäuse (15) des Injektors verbunden ist.3. Injector according to claim 2, characterized in that the sleeve (31) is connected to a housing (15) of the injector.
4. Injektor nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hülse (31) ein Ablaufkanal (13) und eine Ablaufdrossel (14) angeordnet sind.4. Injector according to one of claims 2 or 3, characterized in that an outlet channel (13) and an outlet throttle (14) are arranged in the sleeve (31).
5. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffabfluss aus dem inneren Ventilsteuerraum (9) über den Ablaufkanal (13) und die Ablaufdrossel (14) durch ein Steuerventil (11) , insbesondere ein 2/2 -Steuerventil (11) oder ein 2/3- Steuerventil (11) gesteuert wird.5. Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel outflow from the inner valve control chamber (9) via the outlet channel (13) and the outlet throttle (14) is controlled by a control valve (11), in particular a 2/2 control valve (11) or a 2/3 control valve (11).
6. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Ventilkolben (19) und Düsennadel (21) eine Druckstange (20) angeordnet ist.6. Injector according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure rod (20) is arranged between the valve piston (19) and the nozzle needle (21).
7. Injektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (19) und die Druckstange (20) einteilig ausgeführt sind.7. Injector according to claim 6, characterized in that the valve piston (19) and the push rod (20) are made in one piece.
8. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem äußeren Ventilsteuerraum (6) eine sich gegen den Ventilkolben (19) und mindestens mittelbar gegen das Gehäuse (15) abstützende Schließfeder (35) vorhanden ist.8. Injector according to one of the preceding claims, characterized in that in the outer valve control chamber (6) against the valve piston (19) and at least indirectly against the housing (15) supporting closing spring (35) is present.
9. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zwischen Ventilkolben9. Injector according to one of the preceding claims, characterized in that in a between the valve piston
(19) und Düsennadel (21) angeordneten Leckölraum (37) eine sich gegen die Düsennadel (21) und einen Absatz des Gehäuses (15) abstützende Schließfeder (35) vorhanden ist.(19) and nozzle needle (21) arranged leakage oil space (37) there is a closing spring (35) which is supported against the nozzle needle (21) and a shoulder of the housing (15).
10. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Durchmesser (d3) einer Bohrung (23) im Gehäuse (15), welche die Düsennadel (21) führt, und vom Durchmesser (d4) der Dichtlinie zwischen Düsennadel (21) und Düsennadelsitz (22) begrenzte Ringfläche größer oder gleich groß wie die vom Durchmesser10. Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter (d 3 ) of a bore (23) in the housing (15) which guides the nozzle needle (21) and the diameter (d 4 ) of the sealing line between the nozzle needle (21) and nozzle needle seat (22) limited ring area larger or equal to that of the diameter
(d2) des Ventilkolbens (19) und vom Durchmesser (dx) des Sacklochs (27) begrenzte Ringfläche ist.(d 2 ) of the valve piston (19) and the ring area limited by the diameter (d x ) of the blind hole (27).
11. Injektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (d des Sacklochs 1,5 mm bis 2,3 mm, insbesondere 1,8 mm bis 2 mm größer als der Durchmesser (d4) der Dichtlinie zwischen Düsennadel (21) und Düsennadelsitz (22) begrenzte Ringfläche ist.11. Injector according to claim 10, characterized in that the diameter (d of the blind hole 1.5 mm to 2.3 mm, in particular 1.8 mm to 2 mm larger than the diameter (d 4 ) the sealing line between the nozzle needle (21) and the nozzle needle seat (22) is a limited annular area.
12. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (d3) der12. Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter (d 3 ) of the
Bohrung (23) und der Durchmesser (d2) des Ventilkolbens (19) gleich sind.Bore (23) and the diameter (d 2 ) of the valve piston (19) are the same.
13. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (15) des Injektors zweiteilig (16, 17) ausgeführt ist.13. Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (15) of the injector is made in two parts (16, 17).
14. Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einer Hochdruckkraftstoffpumpe, mit einem HochdruckkraftstoffSpeicher und mit mindestens einem Injektor mit einem von der Stirnfläche (27) eines mit einer Düsennadel (21) in Wirkverbindung stehenden Ventilkolbens (19) begrenzten Ventilsteuerraum, der über eine Zulaufdrossel mit einem Hochdruckanschluss (1) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der14.Common-rail fuel injection system for internal combustion engines with a high-pressure fuel pump, with a high-pressure fuel accumulator and with at least one injector with a valve control chamber (19) bounded by the end face (27) of a valve piston (19) which is operatively connected to a nozzle needle (21) and which has an inlet throttle is connected to a high pressure connection (1), characterized in that the
Ventilsteuerraum in einen äußeren Ventilsteuerraum (6) und einen inneren Ventilsteuerraum (9) unterteilt ist, und dass die Zulaufdrossel (7) zwischen äußerem Ventilsteuerraum (6) und innerem Ventilsteuerraum (9) angeordnet ist. Valve control chamber is divided into an outer valve control chamber (6) and an inner valve control chamber (9), and that the inlet throttle (7) is arranged between the outer valve control chamber (6) and the inner valve control chamber (9).
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