WO2004088121A1 - Kraftstoffinjektor mit leckagefreiem servoventil - Google Patents

Kraftstoffinjektor mit leckagefreiem servoventil Download PDF

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servo valve
fuel injector
sealing seat
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Hans-Christoph Magel
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure

Definitions

  • Stroke-controlled injection systems with a high-pressure storage chamber are used to introduce fuel into direct-injection internal combustion engines.
  • the advantage of these injection systems is that the injection pressure can be adjusted to the load and speed in a wide range.
  • a high injection pressure is required to reduce emissions and achieve high specific performance.
  • the achievable pressure level of high-pressure fuel pumps is limited for reasons of strength, so that pressure boosters in the fuel injectors are used to further increase the pressure in fuel injection systems.
  • DE 101 23 913 relates to a fuel injection device for internal combustion engines with a fuel injector that can be supplied by a high-pressure fuel source. Between the fuel injector and the high-pressure fuel source, a pressure-translation device having a movable pressure-booster piston is connected.
  • the pressure booster piston separates a space that can be connected to the high-pressure fuel source from a high-pressure space that is connected to the fuel injector.
  • the fuel pressure in the high-pressure chamber can be varied by filling a rear chamber of the pressure booster device with fuel or by emptying the rear chamber of fuel.
  • the fuel injector has a movable closing piston for opening and closing injection openings.
  • the closing piston protrudes into a closing pressure chamber, so that fuel pressure can be applied to the closing piston to achieve a force acting on the closing piston in the closing direction.
  • the closing pressure chamber and the rear chamber are formed by a common closing pressure rear chamber, with all partial areas of the closing pressure rear chamber being permanently switched off. exchange of fuel are interconnected.
  • a pressure chamber is provided for supplying fuel to the injection openings and for applying a force acting in the opening direction to the closing piston.
  • a high-pressure chamber is connected to the high-pressure fuel source in such a way that, apart from pressure vibrations, at least the fuel pressure of the high-pressure fuel source can constantly be present in the high-pressure chamber.
  • the pressure chamber and the high-pressure chamber are formed by a common injection chamber, with all subregions of the injection chamber being permanently connected to one another for the exchange of fuel.
  • the DE 102 294 18.6 relates to a fuel injection device for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the fuel injection device comprises a high pressure source, a pressure intensifier and a metering valve.
  • the pressure intensifier comprises a work space and a control space, which are separated from one another by a piston, a change in pressure in the control space of the pressure translator causing a pressure change in a compression space.
  • the compression chamber acts on a fuel inlet surrounding a nozzle chamber.
  • a nozzle control chamber acting on the injection valve member can both be filled from the compression area on the high-pressure side via a line containing an inlet throttle point, and can also be connected to a pressure intensifier line via a line containing an outlet throttle point.
  • the metering valve according to the solution described above is designed as a 3/2 valve, which controls a high return quantity that occurs according to this solution with a pressure booster. If the metering valve is designed as a 3/2 servo valve, simplified and cost-effective production can be achieved, but a leakage gap is disadvantageous, which occurs when the fuel injector is at rest and forms between the control chamber of the servo piston of the servo valve and a return line. Actuating fluid flowing through the leakage gap deteriorates the system efficiency and requires a large guide length of the sealing gap.
  • a large guide length of the sealing gap in turn entails a large overall length of the valve body of the servo valve, which is undesirable in terms of the available installation space, since the most compact size of a plastic injector with an integrated pressure intensifier is aimed for.
  • the proposed design of the servo valve proposed according to the invention for a fuel injector with pressure booster for direct-injection internal combustion engines has no leakage on the piston of the servo valve in the idle state. This significantly reduces the amount of leakage, which can significantly improve the efficiency of the fuel injector.
  • the selected design of a 3/2-way servo valve allows the guide lengths required on the servo piston to be considerably reduced, as a result of which the overall length of the servo valve and the space required by it decrease considerably. As a result, a very compact servo valve for controlling a fuel injector with a pressure intensifier can be realized.
  • the servo valve designed as a 3/2 valve can be designed as a seat-seat valve.
  • the valve is designed with a one-piece servo valve piston and a multi-piece valve body.
  • an axis offset of a multi-part servo valve housing can be compensated for.
  • the proposed design of the 3/2 servo valve as a seat-seat valve avoids the wear and tolerance problems that occur when using slide seals with small overlap lengths. The easy accessibility of the valve seats makes it easy to manufacture.
  • FIG. 1 shows a variant of a servo valve with a leak-free servo valve piston, which is assigned to a fuel injector with pressure intensifier, and
  • Figure 2 shows another design variant of a servo valve with a sealing seat designed as a conical seat and one-piece valve housing. variants
  • a high-pressure line 2 is acted upon by fuel under high pressure.
  • the high-pressure line 2 opens into a working space 5 of a pressure intensifier 3.
  • the working space 5 is permanently pressurized with the fuel from the pressure source 1, which is under high pressure.
  • the working space 5 of the pressure booster 3 is separated from a differential pressure space 6 (rear space) of the pressure booster 3 via a booster piston 4.
  • the booster piston 4 of the pressure booster 3 is acted upon by a return spring 8, which is supported on a support disk 7, which in turn is received in an injector body 19 of the fuel injector 18.
  • a compression chamber 9 of the pressure booster 3 is acted upon by means of the booster piston 4 of the pressure booster 3.
  • the booster piston 4 comprises an end face 20 which, when the pressure booster 3 is activated, moves into the compression space 9 of the pressure booster 3 and compresses the fuel contained therein.
  • the differential pressure chamber 6 (rear chamber) of the pressure booster 3 is connected via an overflow line 10 to a control chamber 12 which acts on an injection valve 14.
  • a first throttle point 11 is arranged in the flow direction of the fuel in front of the control space 12.
  • the control chamber 12 for the injection valve member 14 is connected to the compression chamber 9 of the pressure booster 3 via a line containing a second throttle point 15.
  • a spring 13 is received within the control chamber 12 for the injection valve member 14 and acts on the upper end face of the needle-shaped injection valve member 14.
  • the injection valve member 14 comprises a pressure stage which is enclosed by a nozzle space 16 formed in a nozzle body.
  • the fuel volume entering the nozzle space 16 from the compression space 9 into the nozzle space 16 flows from the control space 16 along an annular gap at the end of the injection valve element 14 on the combustion chamber side and is injected into the combustion space of the combustion engine when the injection openings 14 are opened by the needle-shaped injection valve element 14 ,
  • a control line 21 branches off from the differential pressure space 6 (rear space) of the pressure booster. This runs through the injector body 19 of the fuel projector 18 and opens into a second hydraulic space 38, which is above of the pressure intensifier 3.
  • a servo valve 22 which, in the embodiment variant shown in FIG. 1, has a valve body 26 which comprises a first valve body part 27 and a second valve body part 28.
  • the valve body 26 encloses a servo valve piston 23 with which a first sealing seat 24 and a second sealing seat 25 can be released or closed.
  • a sealing edge 29 is formed on the first valve body component 27, against which a conical surface 33 of the servo valve piston 23 can be sealingly adjusted, as a result of which the second sealing seat 25 is shown.
  • the servo valve piston 23 has a first sealing seat 24 designed here as a flat seat, with which a sequence control chamber 35, from which a first return 30 branches, can be released or closed.
  • the servo valve piston 23 of the servo valve 22 is actuated via a switching valve 32, which releases or closes a second return line 31 to a fuel reservoir (not shown in FIG. 1).
  • the fuel volume contained in the control chamber 36 of the servo valve 22 acts on an end face 39 of the servo valve piston 23.
  • Both the control chamber 36 and a first hydraulic chamber 37 in the first valve body part 27 are filled via a pressure line which branches off from the working chamber 5 of the pressure booster 3.
  • a throttle point 47 is provided before this pressure line flows into the control chamber 36 of the servo valve 22.
  • the servo valve piston 23 has a mushroom-shaped section, the upper side of which is formed by the conical surface 33.
  • the mushroom-shaped section is delimited by an annular surface 34 on the side opposite the conical surface 33.
  • the servo valve piston 23 of the servo valve 22 shown in FIG. 1 is acted upon on the end face 39 by the fuel volume contained in the control chamber 36 of the servo valve 22.
  • the idle state of the servo valve 22 it is closed, ie the second sealing seat 25 is open, while the first sealing seat 24 is closed to the sequence control chamber 35.
  • the servo valve piston 23 is guided in the first valve body part 27 of the valve body 26 in a pressure-tight manner with respect to the control chamber 36 and the first hydraulic chamber 37.
  • system pressure is present; ie both the control chamber 36 and the first hydraulic chamber 37 have the same pressure, so that no leakage flow occurs in the direction of the first return 30.
  • the entire area of the servo valve piston 23 of the servo valve 22 in accordance with the embodiment variant shown in FIG. 1 is under system pressure with respect to the control chamber 36, the first and second hydraulic 37 and 38 and the second sealing seat 25.
  • FIG. 2 shows an embodiment variant of the first sealing seat of the servo valve, which in this embodiment variant is designed as a conical sealing seat, while the further sealing seat of the servo valve piston is designed as a slide seal.
  • the servo valve piston 46 according to FIG. 2 is provided with a conical surface 40 in the area of its first sealing seat 24 above the outlet control chamber 35 for the first return 30, which has a sealing edge formed in a one-piece valve body 41 above the outlet control chamber 35 cooperates.
  • the servo valve piston 46 of the servo valve 22 according to FIG. 2 has a slide section 43 which is identical in diameter to the piston part of the servo valve piston 46, which separates the control chamber 36 in the first hydraulic chamber 37.
  • the first hydraulic space 37 and the control space 36 in the one-piece valve body 41 are supplied with fuel from the working space 5 of the pressure booster 3 - analogously to the illustration according to FIG. 1.
  • System pressure is present in the control chamber 36 and in the first hydraulic chamber 37 in the one-piece valve body 41 of the servo valve 22. According to this embodiment variant, there is no leakage flow between the hydraulic spaces 36 or 37 mentioned. According to this embodiment variant as well, the entire area of the servo valve piston 46, i.e. the control chamber 36, the first hydraulic chamber 37 and the second hydraulic chamber 38 and the second sealing seat 25 are acted upon by system pressure. If the first sealing seat 24 of the servo valve 22 is closed, according to this embodiment variant of the servo valve 22, there is no leakage against the first return 30, which branches off from the sequence control chamber 35.
  • the slide section 43 formed on the servo valve piston 46 has a slide edge 45 which interacts with a slide edge 44 on the one-piece valve body 41 of the servo valve 22.
  • FIG. 1 or FIG. 2 of the first sealing seat 24 as a flat seat (FIG. 1) or as a conical seat (FIG. 2 reference numeral 40) or the second sealing seat 25 as a conical surface 33 interacting with a sealing edge 29 or as a slide seal 44
  • 45 combinations of flat seat, cone seat, ball seat or slide edge can be used in any arrangement.
  • spring elements which are not explicitly shown can also be used in FIGS. 1 and 2. According to the illustration in FIG.
  • the servo valve piston 23 when the servo valve piston 23 is designed with a mushroom-shaped section, having a conical surface 33, comprising a two-part servo valve housing 27, a first valve body part 27 and a second valve body part 28, is advantageous. This makes assembly easier. If the first sealing seat 24 is designed as a flat seat in accordance with the embodiment variant in FIG. 1, manufacturing tolerances in the axial offset of the two valve body parts 27 and 28 from one another can be compensated for. The first sealing seat 24, which is placed in its closed position in the embodiment variant according to FIG.
  • the pressure booster 3 - here integrated in the injector body 19 of the fuel injector 18 - has the working space 5 and the differential pressure space 6 (rear space), which are separated from one another by the booster piston 4.
  • the restoring force on the booster piston is applied by a restoring spring 8 which is supported on the support disk 7 provided on the injector body side.
  • the end face 20 of the booster piston 4 acts on a compression space 9, from which the nozzle space inlet 17 branches off to the nozzle space 16 in this body of the force injector 8.
  • the differential pressure space (rear space) of the pressure booster is acted upon by the same system pressure via the opened first sealing seat 25 as well as the line branching from the work space 5 of the pressure booster 3 and leading to the first hydraulic space 37 and to the control space 36, under which the work space 5 of the pressure booster 3 stands.
  • the pressure intensifier 3 is pressure-balanced and there is no pressure boosting.
  • the differential pressure chamber 6 (Rücl ⁇ aum) of the pressure booster 3 is relieved of pressure.
  • the switching valve 32 is actuated, which is opened so that the control chamber 36 of the servo valve 22 is relieved of pressure in the second return 31. Because of this, the servo valve piston 23 moves upward due to the pressure force applied in the second hydraulic chamber 38, which acts on the annular surface 34 and adjusts the conical surface 33 against the sealing edge 29 of the first valve body part 27, and closes the second sealing seat 25, while at the - ser upward movement of the servo valve piston 23, the first sealing seat 24 opens.
  • the public The degree of expansion of the first sealing seat 24 is dimensioned such that a residual pressure is maintained in the second hydraulic space 38 even when the first sealing seat 24 is open. This ensures that the servo valve piston 23 of the servo valve 22 remains in its open position and the second sealing seat 25 is always closed.
  • the differential pressure chamber 6 (rear chamber) of the pressure booster 3 is decoupled from the flock pressure present via the high-pressure accumulator 1 and, via the shut-off line 21, the control chamber 35 in the first backflow 30 is relieved of pressure. Because of this, the pressure in the compression chamber 9 of the pressure booster 3 increases in accordance with the transmission ratio of the pressure booster 3.
  • This translated pressure is present in the nozzle chamber 16 via the nozzle chamber inlet 17. Due to the translated pressure present in the nozzle chamber 16, which acts on the pressure stage of the injection valve member 14, the latter opens, whereby the injection openings opening into the combustion chamber of the internal combustion engine are released and the injection process begins.
  • the second throttle point 15 is closed, so that no leakage current occurs during the injection process.
  • the switching valve 32 of the servo valve 22 is closed, as a result of which system pressure 22 builds up in the control chamber 36 of the servo valve.
  • the system pressure 36 acts on the end face 39 of the servo valve 23 and moves the servo valve piston 23 down into its starting position, as a result of which the second sealing seat 25 is opened and the first sealing seat 24 is closed again to the sequence control chamber 35 and to the first return 30.
  • a pressure build-up in the differential pressure chamber 6 via the second hydraulic chamber 38 and the control line 21 takes place via the opened second sealing seat 25. Furthermore, the pressure prevailing in the pressure source 1 builds up via the working chamber 5, the first hydraulic chamber 37, the second hydraulic chamber 38, the control line 21, the differential pressure chamber 6 and the overflow line 10 also in the control chamber 12 for the injector valve 14. As a result, the pressure drops in the compression chamber 9 and in the nozzle chamber 16, which are hydraulically connected to one another via the nozzle chamber inlet 17. Due to the drop in the translated pressure in the nozzle chamber 16 and in the compression
  • the first and the second sealing seats 24 and 25 can be designed as combinations of a flat seat, a conical seat, a ball seat or a sliding seat (see illustration according to FIG. 2).
  • the solution proposed according to the invention of a servo valve 22 without guide leakage can be used in all fuel injectors with pressure intensifiers 3, which are controlled via a pressure change in the differential pressure space 6 (rear space).
  • Pressure source high pressure storage space
  • Valve body first valve body part second valve body part
  • One-piece valve body tapered surface

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftstoffinjektor (18) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Druckübersetzer (3), des­sen Übersetzerkolben (4) einen über eine Druckquelle (1, 2) permanent mit Kraftstoff be­aufschlagten Arbeitsraum (5) von einem druckentlastbaren Differenzdruckraum (6) trennt, wobei eine Druckänderung im Differenzdruckraum (6) über eine Betätigung eines Servo­ventiles (22) erfolgt, dessen Steuerraum (36) über ein Schaltventil (32) druckentlastbar ist und welches eine hydraulische Verbindung (21, 38, 30) des Differenzdruckraumes (6) zu einem ersten niederdruckseitigen Rücklauf (30) freigibt oder verschließt, dadurch gekenn­zeichnet, dass im deaktivierten Zustand des Druckübersetzers (3) ein den Steuerraum (36), einen ersten hydraulischen Raum (37) sowie einen zweiten hydraulischen Raum (38) um­fassender Hochdruckbereich des Servoventils (22) über einen ersten Dichtsitz (24) gegen einen niederdruckseitigen Rücklauf (30) abgedichtet sind.

Description

Kraftstoffinjektor mit leckagefreiem Servoventil
Technisches Gebiet
Zum Einbringen von Kraftstoff in direkteinspritzende Verbrennungskraftmaschinen werden hubgesteuerte Einspritzsysteme mit Hochdruckspeicherraum eingesetzt. Der Vorteil dieser Einspritzsysteme liegt darin, dass der Einspritzdruck an Last und Drehzahl in weiten Bereichen angepasst werden kann. Zur Reduzierung der Emissionen und zum Erzielen einer hohen spezifischen Leistung ist ein hoher Einspritzdruck erforderlich. Das erreichbare Druckniveau von Hochdruckkraftstoffpumpen ist aus Festigkeitsgründen begrenzt, so dass zur weiteren Drucksteigerung bei Kraftstoffeinspritzsystemen Druckverstärker in den Kraftstoffinjektoren zum Einsatz kommen.
Stand der Technik
DE 101 23 913 bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschi- nen mit einem von einer Kraftstoffhochdruckquelle versorgbaren Kraftstoffinjektor. Zwischen dem Kraftstoffinjektor und der Kraftstoffhochdruckquelle ist eine einen beweglichen Druckübersetzerkolben aufweisende Druckübersetzungs-einrichrung geschaltet. Der Druckübersetzerkolben trennt einen an die Kraftstoffhochdruckquelle anschließbaren Raum von einem mit dem Kraftstoffinjektor verbundenen Hochdruckraum. Durch Befüllen eines Rückraumes der Druckübersetzungseinrichtung mit Kraftstoff beziehungsweise durch Entleeren des Rückraumes von Kraftstoff kann der Kraftstoffdruck im Hochdruckraum variiert werden. Der Kraftstoffinjektor weist einen beweglichen Schließkolben zum Öffnen und Verschließen von Einspritzöffhungen auf. Der Schließkolben ragt in einen Schließ- druckraum hinein, so dass der Schließkolben mit Kraftstoffdruck beaufschlagbar ist zur Erzielung einer in Schließrichtung auf den Schließkolben wirkenden Kraft. Der Schließdruckraum und der Rückraum werden durch einen gemeinsamen Schließdruck-Rückraum gebildet, wobei sämtliche Teilbereiche des Schließdruck-Rückraumes permanent zum Aus- tausch von Kraftstoff miteinander verbunden sind. Es ist ein Druckraum zum Versorgen der Einspritzöffnungen mit Kraftstoff und zum Beaufschlagen des Schließkolbens mit einer in Öffnungsrichtung wirkenden Kraft vorgesehen. Ein Hochdruckraum steht derart mit der Kraftstoffhochdruckquelle in Verbindung, dass im Hochdruckraum, abgesehen von Druck- Schwingungen, ständig zumindest der Kraftstoffdruck der Kraftstoffhochdruckquelle anliegen kann. Der Druckraum und der Hochdruckraum werden durch einen gemeinsamen Einspritzraum gebildet, wobei sämtliche Teilbereiche des Einspritzraumes permanent zum Austausch von Kraftstoff miteinander verbunden sind.
DE 102 294 18.6 bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung umfasst eine Hochdruckquelle, einen Druckübersetzer sowie ein Zumessventil. Der Druckübersetzer umfasst einen Arbeitsraum und einen Steuerraum, die voneinander durch einen Kolben getrennt sind, wobei eine Druckänderung im Steuerraum des Druck- Übersetzers eine Druckänderung in einem Kompressionsraum bewirkt. Der Kompressionsraum beaufschlagt über einen Kraftstoffzulauf einen ein Einspritzventilglied umgebenden Düsenraum. Ein das Einspritzventilglied beaufschlagender Düsensteuerraum ist sowohl hochdruckseitig über eine eine Zulaufdrosselstelle enthaltende Leitung vom Kompressionsbereich befüllbar als auch ablaufseitig über eine eine Ablaufdrosselstelle enthaltende Leitung mit einem Raum des Druckübersetzers verbindbar.
Das Zumessventil gemäß der vorstehend beschriebenen Lösung ist als 3/2 -Ventil ausgebildet, welches eine gemäß dieser Lösung mit Druckverstärker auftretende hohe Rücklaufmenge steuert. Bei Ausbildung des Zumessventiles als 3/2-Servoventil lässt sich zwar eine vereinfachte und kostengünstige Fertigung erreichen, nachteilig ist jedoch ein Leckagespalt, der sich im Ruhezustand des Kraftsoffinjektors einstellt und zwischen dem Steuerraum des Servokolbens des Servoventiles und einer Rücklaufleitung ausbildet. Durch den Leckagespalt abfließendes Betätigungsfluid verschlechtert den Systemwirkungsgrad und erfordert eine große Führungslänge des Dichtspaltes. Eine große Führungslänge des Dicht- spaltes wiederum zieht eine große Baulänge des Ventilkörpers des Servoventiles nach sich, was hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Einbauraumes unerwünscht ist, da eine möglichst kompakte Baugröße eines Kxaftstofϊinjektors mit integriertem Druckübersetzer angestrebt wird. Darstellung der Erfindung
Die vorgeschlagene Bauform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Servoventils für einen Kraftstoffinjektor mit Druckverstärker für direkteinspritzende Verbrennungs- kraftmaschinen weist im Ruhezustand keine Leckage am Kolben des Servoventiles auf. Dadurch wird die Leckagemenge erheblich reduziert, wodurch sich der Wirkungsgrad des Kraftstoffinjelctors erheblich verbessern lässt. Durch die gewählte Bauform eines 3/2- Servoventiles können die am Servokolben erforderlichen Führungslängen erheblich verkleinert werden, wodurch die Baulänge des Servoventiles und der durch dieses beanspruch- te Bauraum erheblich abnimmt. Dadurch kann ein sehr kompalctbauendes Servoventil zur Ansteuerung eines einen Druckübersetzer aufweisenden Kraftstoffinjektors realisiert werden.
Das als 3/2 -Ventil ausgebildete Servoventil kann als Sitz-Sitz- Ventil ausgebildet werden. Dazu wird das Ventil mit einem einteiligen Servoventilkolben und einem mehrteiligen Ventilkörper ausgeführt. Bei Ausführung eines Dichtsitzes am Servoventil lässt sich ein Achsversatz eines mehrteilig ausgebildeten Servoventilgehäuses ausgleichen. Durch die vorgeschlagene Bauform des 3/2-Servoventiles als Sitz-Sitz-Ventil können die bei Einsatz von Schieberdichtungen mit kleinen Überdeckungslängen auftretenden Verschleiß- und Toleranzprobleme umgangen werden. Durch die gute Zugänglichkeit der Ventilsitze wird eine einfache Fertigbarkeit erreicht.
Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
Figur 1 eine Ausführungsvariante eines Servoventiles mit leckagefrei ausgebildetem Servoventilkolben, welches einem Kraftstoffinjektor mit Druckübersetzer zugeordnet ist und
Figur 2 eine weitere konstruktive Ausführungsvariante eines Servoventiles mit einem als Kegelsitz ausgebildeten Dichtsitz und einteiligem Ventilgehäuse. Ausführungsvarianten
Über eine Druckquelle 1, die als Hochdrucksarnmelraum einer Kraftstoffeinspritzanlage ausgebildet werden kann, wird eine Hochdruckleitung 2 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt. Die Hochdruckleitung 2 mündet in einen Arbeitsraum 5 eines Druckübersetzers 3. Der Arbeitsraum 5 ist permanent mit dem unter hohem Druck stehenden Kraftstoff der Druckquelle 1 beaufschlagt. Der Arbeitsraum 5 des Druckübersetzers 3 ist über einen Übersetzerkolben 4 von einem Differenzdruckraum 6 (Rückraum) des Druckübersetzers 3 getrennt. Der Übersetzerkolben 4 des Druckübersetzers 3 ist über eine Rückstellfeder 8 beaufschlagt, die sich an einer Stützscheibe 7 abstützt, die ihrerseits in einem Injelctorkörper 19 des Kraftstoffinjektors 18 aufgenommen ist. Mittels des Übersetzerkolbens 4 des Druckübersetzers 3 wird ein Kompressionsraum 9 des Druckübersetzers 3 beaufschlagt. Der Übersetzerkolben 4 umfasst an seinem dem Kompressionsraum 9 zuwei- senden Ende eine Stirnfläche 20, die bei Aktivierung des Druckübersetzers 3 in den Kompressionsraum 9 des Druckübersetzers 3 einfährt und den in diesem enthaltenen Kraftstoff komprimiert.
Der Differenzdruckraum 6 (Rückraum) des Druckübersetzers 3 steht über eine Überström- leitung 10 mit einem ein Einspritzventil 14 beaufschlagenden Steuerraum 12 in Verbindung. In der Überströmleitung 10 zwischen dem Differenzdruckraum 6 (Rückraum) und dem Steuerraum 12 für das Einspritzventilglied 14 ist eine erste Drosselstelle 11, in Strömungsrichtung des Kraftstoffes vor dem Steuerraum 12 liegend, angeordnet. Darüber hinaus steht der Steuerraum 12 für das Einspritzventilglied 14 über eine eine zweite Drossel- stelle 15 enthaltende Leitung mit dem Kompressionsraum 9 des Druckübersetzers 3 in Verbindung. Innerhalb des Steuerraumes 12 für das Einspritzventilglied 14 ist eine Feder 13 aufgenommen, welche die obere Stirnseite des nadeiförmig ausgebildeten Einspritzventilgliedes 14 beaufschlagt. Das Einspritzventilglied 14 umfasst eine Druckstufe, die von einem in einem Düsenkörper ausgebildeten Düsenraum 16 umschlossen ist. Vom Steuer- räum 16 strömt das über einen Düsenraumzulauf 17 vom Kompressionsraum 9 in den Düsenraum 16 eintretende Kraftstoffvolumen entlang eines Ringspaltes am brennraumseitigen Ende des Einspritzventilgliedes 14 Einspritzöfrhungen zu und wird bei Freigabe der Einspritzöffnungen durch das nadeiförmig ausgebildete Einspritzventilglied 14 in den Brennraum der BrennJ raftmaschine eingespritzt.
Neben der Überströmleitung 10 zweigt vom Differenzdruckraum 6 (Rückraum) des Druckübersetzers eine Absteuerleitung 21 ab. Diese verläuft durch den Injektorkörper 19 des Kraftstoffmjektors 18 und mündet in einem zweiten hydraulischen Raum 38, der oberhalb des Druckübersetzers 3 liegt. Oberhalb des Injektorkörpers 19 des Kraftstoffinjektors 18 befindet sich ein Servoventil 22, welches in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante einen Ventilkörper 26 aufweist, der ein erstes Ventilkörperteil 27 sowie ein zweites Ventilkörperteil 28 umfasst. Der Ventilkörper 26 umschließt einen Servoventilkolben 23, mit welchem ein erster Dichtsitz 24 sowie ein zweiter Dichtsitz 25 freigeb- bzw. verschließbar ist. In der Darstellung gemäß Figur 1 ist am ersten Ventilkörperbauteil 27 eine Dichtkante 29 ausgebildet, an welche eine Kegelfläche 33 des Servoventilkolbens 23 dichtend anstellbar ist, wodurch der zweite Dichtsitz 25 dargestellt wird. An dem dem Steuerraum 36 des Servoventiles 22 gegenüberliegenden Ende weist der Servo ventilkolben 23 einen hier als Flachsitz ausgebildeten 1. Dichtsitz 24 aus, mit welchem ein Ablaufsteuerraum 35, von dem ein erster Rücklauf 30 abzweigt, freigeb- bzw. verschließbar ist. Die Betätigung des Servoventilkolbens 23 des Servoventiles 22 erfolgt über ein Schaltventil 32, welches einen zweiten Rücklauf 31 zu einem in Figur 1 nicht dargestellten Kraftstoffreser- voir freigibt bzw. verschließt. Das im Steuerraum 36 des Servoventiles 22 enthaltene Kraftstoffvolumen beaufschlagt eine Stirnfläche 39 des Servoventilkolbens 23. Die Befül- lung sowohl des Steuerraumes 36 als auch eines ersten hydraulischen Raumes 37 im ersten Ventilkörperteil 27 erfolgt über eine Druckleitung, die vom Arbeitsraum 5 des Druckübersetzers 3 abzweigt. Vor der Einmündung dieser Druckleitung in den Steuerraum 36 des Servoventiles 22 ist eine Drosselstelle 47 vorgesehen.
Der Servoventilkolben 23 weist in der in Figur 1 dargestellten Ausfuhrungsvariante einen pilzförmig konfigurierten Abschnitt auf, dessen Oberseite durch die Kegelfläche 33 gebildet ist. Der pilzformige Abschnitt wird auf der der Kegelfläche 33 gegenüberliegenden Seite durch eine Ringfläche 34 begrenzt.
Der in Figur 1 dargestellte Servoventilkolben 23 des Servoventiles 22 wird an der Stirnfläche 39 durch das im Steuerraum 36 des Servoventiles 22 enthaltene Kraftstoffvolumen beaufschlagt. Im Ruhezustand des Servoventiles 22 ist dieses geschlossen, d.h. der zweite Dichtsitz 25 ist geöffnet, während der erste Dichtsitz 24 zum Ablaufsteuerraum 35 ge- schlössen ist. Der Servoventilkolben 23 ist im ersten Ventilkörperteil 27 des Ventilkörpers 26 hochdruckdicht geführt bezogen auf den Steuerraum 36 und den ersten hydraulischen Raum 37. An diesem Führungsbereich liegt im Ruhezustand des Servoventiles 22 Systemdruck an; d.h. sowohl der Steuerraum 36 als auch der erste hydraulische Raum 37 weisen gleichen Druck auf, so dass kein Leckagestrom in Richtung auf den ersten Rücklauf 30 auftritt. Der gesamte Bereich des Servoventilkolbens 23 des Servoventiles 22 gemäß der in Figur 1 dargestellten Ausftihrungsvariante liegt in Bezug auf den Steuerraum 36, den ersten und zweiten hydraulischen 37 bzw. 38 sowie den zweiten Dichtsitz 25 unter Systemdruck. -o-
Aufgrund des geschlossenen ersten Dichtsitzes 24 oberhalb des Ablaufsteuerraumes 35 ist dieses System leckagefrei gegen den ersten Rücklauf 30 abgedichtet.
Figur 2 ist eine Ausfuhrungsvariante des ersten Dichtsitzes des Servoventiles zu entneh- men, der in dieser Ausführungsvariante als Kegeldichtsitz ausgebildet ist, während der weitere Dichtsitz des Servoventilkolbens als Schieberdichtung ausgebildet ist.
Im Unterschied zur in Figur 1 dargestellten Ausfuhrungsvariante des Servoventiles ist der Servoventilkolben 46 gemäß Figur 2 im Bereich seines ersten Dichtsitzes 24 oberhalb des Ablaufsteuerraumes 35 zum ersten Rücklauf 30 mit einer Kegelfläche 40 versehen, welche mit einer in einem einteiligen Ventilkörper 41 ausgebildeten Dichtkante oberhalb des Ablaufsteuerraumes 35 zusammenwirkt. Der Servoventilkolben 46 des Servoventiles 22 gemäß Figur 2 weist einen Schieberabschnitt 43 auf, der im Durchmesser identisch zum Kolbenteil des Servoventilkolbens 46 ausgebildet ist, der den Steuerraum 36 im ersten hydrau- lischen Raum 37 trennt. Der erste hydraulische Raum 37 sowie der Steuerraum 36 im einteiligen Ventilkörper 41 werden vom Arbeitstraum 5 des Druckübersetzers 3 - analog zur Darstellung gemäß Figur 1 - mit Kraftstoff versorgt. Im Steuerraum 36 und im ersten hydraulischen Raum 37 im einteiligen Ventilkörper 41 des Servoventiles 22 steht Systemdruck an. Auch gemäß dieser Ausfuhrungsvariante tritt kein Leckagestrom zwischen den genann- ten hydraulischen Räumen 36 bzw. 37 auf. Auch gemäß dieser Ausführungsvariante ist der gesamte Bereich des Servoventilkolbens 46, d.h. der Steuerraum 36, der erste hydraulische Raum 37 sowie der zweite hydraulische Raum 38 sowie der zweite Dichtsitz 25 von Systemdruck beaufschlagt. Ist der erste Dichtsitz 24 des Servoventiles 22 geschlossen, tritt auch gemäß dieser Ausführungsvariante des Servoventiles 22 keine Leckage gegen den ersten Rücklauf 30, der vom Ablaufsteuerraum 35 abzweigt, auf.
Der am Servoventilkolben 46 ausgebildete Schieberabschnitt 43 weist eine Schieberkante 45 auf, die mit einer Schieberkante 44 am einteiligen Ventilkörper 41 des Servoventiles 22 zusammenwirkt.
Anstelle der in Figur 1 bzw. Figur 2 dargestellten Ausführungsvarianten des ersten Dichtsitzes 24 als Flachsitz (Figur 1) oder als Kegelsitz (Figur 2 Bezugszeichen 40) bzw. des zweiten Dichtsitzes 25 als mit einer Dichtkante 29 zusammenwirkender Kegelfläche 33 bzw. als Schieberdichtung 44, 45 können Kombinationen aus Flachsitz, Kegelsitz, Kugel- sitz oder Schieberkanten in beliebiger Anordnung eingesetzt werden. Zur Unterstützung der Hubbewegung des Servoventilkolbens 23 bzw. 46 können auch in den Figuren 1 und 2 nicht explizit dargestellte Federelemente zum Einsatz gelangen. Gemäß der Darstellung in Figur 1 ist bei Ausbildung des Servoventilkolbens 23 mit einem pilzförmigen Abschnitt, eine Kegelfläche 33 aufweisend, ein zweiteiliges Servoventilge- häuse 27, ein erstes Ventilkörperteil 27 sowie ein zweites Ventilkörperteil 28 umfassend, von Vorteil. Dies erleichtert die Montage. Wird der erste Dichtsitz 24 gemäß der Ausfüh- rungsvariante in Figur 1 als Flachsitz ausgebildet, können Fertigungstoleranzen im Achsversatz der beiden Ventilkörperteile 27 bzw. 28 zueinander ausgeglichen werden. Der in der Ausführungsvariante gemäß Figur 1 in seine Schließstellung gestellte erste Dichtsitz 24 - hier als Flachsitz ausgebildet - wird durch die im Steuerraum 36 des Servoventiles 22 herrschende große hydraulische Kraft dichtend an das zweite Ventilkörperteil 28 angestellt, so dass eine Dichtheit bei heute erreichbaren Fertigungsgenauigkeiten für unter sehr hohem Druck stehenden Kraftstoff gegen den ersten Rücklauf 30 gewährleistet ist.
Die Funktionsweise des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Kraftstoffϊnjektors mit einem im Ruhezustand 'leckagefreien Servoventil 22 sei anhand der in Figur 1 dargestellten Aus- fuhrungsvariante näher beschrieben:
Der Druckübersetzer 3 - hier in den Injektorkörper 19 des Kraftstoffinjektors 18 integriert — weist den Arbeitsraum 5 sowie den Differenzdruckraum 6 (Rückraum) auf, die voneinander durch den Übersetzerkolben 4 getrennt sind. Die Rückstellkraft auf den Übersetzer- kolben wird durch eine Rückstellfeder 8 aufgebracht, die sich an der injektorkörperseitig vorgesehenen Abstützscheibe 7 abstützt. Die Stirnfläche 20 des Übersetzerkolbens 4 beaufschlagt einen Kompressionsraum 9, von welchem der Düsenraumzulauf 17 zum Düsenraum 16 in diesem Körper des Kraftinjektors 8 abzweigt. Im deaktivierten Ruhezustand ist der Differenzdruckraum (Rückraum) des Druckübersetzers über den geöffneten ersten Dichtsitz 25 sowie die vom Arbeitsraum 5 des Druckübersetzers 3 abzweigende, zum ersten hydraulischen Raum 37 sowie zum Steuerraum 36 führende Leitung mit demselben Systemdruck beaufschlagt, unter welchem der Arbeitsraum 5 des Druckübersetzers 3 steht. In diesem Ruhezustand ist der Druckübersetzer 3 druckausgeglichen und es findet keine Druckverstärkung statt.
Zur Aktivierung des Druckübersetzers 3 wird der Differenzdruckraum 6 (Rüclαaum) des Druckübersetzers 3 druckentlastet. ' Dazu erfolgt eine Ansteuerung des Schaltventiles 32, welches geöffnet wird, so dass der Steuerraum 36 des Servoventiles 22 in den zweiten Rücklauf 31 druckentlastet wird. Aufgrund dessen bewegt sich der Servoventilkolben 23 bedingt durch die im zweiten hydraulischen Raum 38 anstehende Druckkraft, welche an der Ringfläche 34 angreift und die Kegelfläche 33 an die Dichtkante 29 des ersten Ventilkörperteiles 27 anstellt, nach oben und schließt den zweiten Dichtsitz 25, während bei die- ser Aufwärtsbewegung des Servoventilkolbens 23 der erste Dichtsitz 24 öffnet. Der Öff- nungsgrad des ersten Dichtsitzes 24 ist so bemessen, dass auch im geöffneten Zustand des ersten Dichtsitzes 24 ein Restdruck im zweiten hydraulischen Raum 38 erhalten bleibt. Dadurch ist sichergestellt, dass der Servoventilkolben 23 des Servoventils 22 in seiner geöffneten Stellung verbleibt und der zweite Dichtsitz 25 stets geschlossen ist.
Bei geöffnetem ersten Dichtsitz 24 wird der Differenzdruckraum 6 (Rückraum) des Druckübersetzers 3 vom über den Hochdruckspeicher 1 anstehenden Flochdruck abgekoppelt und über die Absperrleitung 21, den Absteuerraum 35 in den ersten Rücldauf 30 druckentlastet. Aufgrund dessen steigt im Kompressionsraum 9 des Druckübersetzers 3 der Druck ent- sprechend des Übersetzungsverhältnisses des Druckübersetzers 3 an. Über den Düsen- raumzulauf 17 steht dieser übersetzte Druck im Düsenraum 16 an. Aufgrund des im Düsenraum 16 anstehenden übersetzten Druckes, welcher an der Druckstufe des Einspritzventilgliedes 14 angreift, öffnet dieses, wodurch die in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine mündenden Emspritzöffnungen freigegeben werden und der Einspritzvorgang beginnt. Bei vollständig geöffnetem Einspritzventilglied 14 wird die zweite Drosselstelle 15 geschlossen, so dass während des Einspritzvorganges kein Verluststrom auftritt.
Zur Beendigung des Einspritzvorganges wird das Schaltventil 32 des Servoventiles 22 geschlossen, wodurch sich im Steuerraum 36 des Servoventiles 22 Systemdruck aufbaut. Der Systemdruck 36 wirkt auf die Stirnfläche 39 des Servoventiles 23 und bewegt den Servoventilkolben 23 nach unten in seine Ausgangsstellung, wodurch der zweite Dichtsitz 25 geöffnet und der erste Dichtsitz 24 zum Ablaufsteuerraum 35 und zum ersten Rücklauf 30 wieder verschlossen wird.
Über den geöffneten zweiten Dichtsitz 25 erfolgt ein Druckaufbau im Differenzdruckraum 6 über den zweiten hydraulischen Raum 38 sowie die Absteuerleitung 21. Ferner baut sich der in der Druckquelle 1 herrschende Druck über den Arbeitsraum 5, den ersten hydraulischen Raum 37, den zweiten hydraulischen Raum 38, die Absteuerleitung 21, den Diffe- renzdrackraum 6 sowie die Überströmleitung 10 auch im Steuerraum 12 für das Einspritz- ventilghed 14 auf. Dadurch fällt der Druck im Kompressionsraum 9 sowie im Düsenraum 16, die über den Düsenraumzulauf 17 hydraulisch miteinander in Verbindung stehen. Aufgrund des Abfalles des übersetzten Druckes im Düsenraum 16 sowie im Kompressions-
_i räum 9 wird das Einspritzventilglied 14 unterstützt durch die Wirkung der Feder 13 geschlossen, wodurch die Einspritzung beendet wird.
Der erste und der zweite Dichtsitz 24 bzw. 25 können als Kombinationen aus Flachsitz, Kegelsitz, Kugelsitz oder Schiebersitzen (vgl. Darstellung gemäß Figur 2) ausgebildet werden. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung eines Servoventiles 22 ohne Führungsleckage kann bei allen Kraftstoffinjektoren mit Druckübersetzern 3 eingesetzt werden, die über eine Druckänderung des Differenzdruckraumes 6 (Rückraum) gesteuert werden.
Bezuεszeichenliste
Druckquelle (Hochdruckspeicherraum)
Hochdruckleitung
Druckübersetzer
Übersetzerkolben "
Arbeitsraum
Differenzdruckraum (Rückraum)
Stützscheibe
Rückstellfeder
Kompressionsraum
Überströmleitung erste Drosselstelle
Steuerraum Einspritzventilglied
Feder
Einspritzventilglied zweite Drosselstelle
Düsenraum
Düsenraumzulauf
Kraftstoffmj ektor
Injektorkörper
Stirnfläche Übersetzerkolben
Absteuerleitung
Servoventil
Servoventilkolben (1. Variante) erster Dichtsitz zweiter Dichtsitz
Ventilkörper erstes Ventilkörperteil zweites Ventilkörperteil
Dichtkante erster Rücklauf zweiter Rücklauf
Schaltventil
Kegelfläche
Ringfläche
Absteuerraum
Steuerraum Servoventil erster hydraulischer Raum zweiter hydraulischer Raum
Stirnfläche Servoventilkolben
Kegelfläche einteiliger Ventilkörper
Anschlag
Schieberabschnitt
Schieberkante Gehäuse
Schieberkante Servoventilkolben
Servoventilkolben (2. Variante)
Drosselstelle

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoffinjektor (18) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Druckübersetzer (3), dessen Übersetzerkolben (4) einen über eine Druckquelle (1, 2) permanent mit Kraftstoff beaufschlagten Arbeitsraum (5) von einem druckentlastbaren Differenzdruckraum (6) trennt, wobei eine Druckänderung im Differenzdruckraum (6) über eine Betätigung eines Servoventiles (22) erfolgt, dessen Steuerraum (36) über ein Schaltventil (32) druckentlastbar ist und welches eine hydraulische Verbindung (21, 38, 30) des Differenzdruckraumes (6) zu einem ersten niederdruckseitigen Rücklauf (30) freigibt oder verschließt, dadurch gekennzeichnet, dass im deaktivierten Zustand des Druckübersetzers (3) ein den Steuerraum. (36), einen ersten hydraulischen Raum (37) sowie einen zweiten hydraulischen Raum (38) umfassender Hochdruckbereich des Servo ventils (22) über einen ersten Dichtsitz (24) gegen einen niederdruckseitigen Rücklauf (30) abgedichtet sind
2. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung des Servoventiles (22) über das den Steuerraum (36) mit einem zweiten Rücklauf (31) verbindendes Schaltventil (32) erfolgt.
3. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (36) des Servoventiles (22) und der erste hydraulische Raum (37) über den Arbeitsraum (5) des Druckübersetzers (3) mit einer Druckquelle (1) verbunden sind.
4. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite hyd- raulische Raum (38) über eine Absteuerleitung (21) mit dem Differenzdruckraum (6) in Verbindung steht, über die dieser mit einem ersten niederdruckseitigen Rücklauf (30) verbindbar ist.
5. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Servo ventil- kolben (23, 46) einen den ersten Rücklauf (30) oder diesen verschließenden ersten
Dichtsitz (24) sowie einen zweiten, den ersten hydraulischen Raum (37) öffnenden o- der verschließenden Dichtsitz (25) aufweist.
6. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dichtsitz (24) als Flachsitz oder als Kegelsitz (40) ausgeführt ist.
7. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dichtsitz (24) als Kegelsitz oder Schieberdichtung ausgeführt ist.
8. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Dichtsitz (25) als Kegelsitz (29, 33) ausgeführt ist.
9. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Dichtsitz (25) als Schieberdichtung (43, 44, 45) beschaffen ist.
10. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Servoventilkolben (23) einen vom zweiten hydraulischen Raum (38) umschlossenen Abschnitt mit einer Ringfläche (34) aufweist, an der eine den Servoventilkolben (23) in seinen zweiten Dichtsitz (25) stellender Restdruck bei geöffnetem ersten Dichtsitz (24) ansteht.
11. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Servoventilkolben (23) mit einem in Flachsitzbauweise ausgeführten ersten Dichtsitz (24) in ei- nem zweiteilig ausgebildeten, einen Achsversatz ausgleichenden Ventilkörper (26; 27,
28) aufgenommen ist.
12. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Servoventilkolben (23, 46) einteilig ausgebildet ist.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2865242A1 (fr) * 2004-01-15 2005-07-22 Bosch Gmbh Robert Injecteur de rampe commune commande en pression pour des moteurs a combustion interne, notamment des moteurs diesel
WO2006058604A1 (de) * 2004-11-29 2006-06-08 Fev Motorentechnik Gmbh Kraftstoff-injektor
EP1980742A1 (de) * 2007-04-13 2008-10-15 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor mit integriertem Druckverstärker
DE102005057526B4 (de) * 2004-12-02 2009-04-09 Denso Corp., Kariya-shi Steuerventil und Kraftstoffeinspritzventil mit diesem

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI117805B (fi) * 2003-06-17 2007-02-28 Waertsilae Finland Oy Järjestely polttoaineen syöttölaitteistossa
DE102004022268A1 (de) * 2004-05-06 2005-12-01 Robert Bosch Gmbh Ansteuerverfahren zur Beeinflussung der Öffnungsgeschwindigkeit eines Steuerventiles an einem Kraftstoffinjektor
JP3994990B2 (ja) * 2004-07-21 2007-10-24 株式会社豊田中央研究所 燃料噴射装置
DE102006009659A1 (de) * 2005-07-25 2007-02-01 Robert Bosch Gmbh Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung
DE102007001363A1 (de) * 2007-01-09 2008-07-10 Robert Bosch Gmbh Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen
US7980224B2 (en) * 2008-02-05 2011-07-19 Caterpillar Inc. Two wire intensified common rail fuel system
EP2295784B1 (de) * 2009-08-26 2012-02-22 Delphi Technologies Holding S.à.r.l. Kraftstoffeinspritzdüse
AU2013334273B2 (en) * 2012-10-25 2016-03-10 Briggs & Stratton, Llc Fuel injection system
US9291134B2 (en) * 2013-03-11 2016-03-22 Stanadyne Llc Anti-cavitation throttle for injector control valve
US9228550B2 (en) * 2013-03-11 2016-01-05 Stanadyne Llc Common rail injector with regulated pressure chamber
US10197025B2 (en) 2016-05-12 2019-02-05 Briggs & Stratton Corporation Fuel delivery injector
US10947940B2 (en) 2017-03-28 2021-03-16 Briggs & Stratton, Llc Fuel delivery system
US11668270B2 (en) 2018-10-12 2023-06-06 Briggs & Stratton, Llc Electronic fuel injection module

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19949848A1 (de) * 1999-10-15 2001-04-19 Bosch Gmbh Robert Druckübersetzer für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen
DE10123914A1 (de) 2001-05-17 2002-11-28 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit Druckübersetzungseinrichtung und Druckübersetzungseinrichtung
DE10218904A1 (de) * 2001-05-17 2002-12-05 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzeinrichtung
WO2003018995A1 (de) * 2001-08-22 2003-03-06 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzvorrichtung für brennkraftmaschinen
WO2004003376A1 (de) * 2002-06-29 2004-01-08 Robert Bosch Gmbh Druckübersetzer kraftstoffinjektor mit schnellem druckabbau bei einspritzende
DE10229418A1 (de) 2002-06-29 2004-01-29 Robert Bosch Gmbh Einrichtung zur Dämpfung des Nadelhubes an Kraftstoffinjektoren
WO2004036027A1 (de) * 2002-10-14 2004-04-29 Robert Bosch Gmbh Druckverstärkte kraftstoffeinspritzeinrichtung mit innenliegender steuerleitung

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19540155C2 (de) * 1995-10-27 2000-07-13 Daimler Chrysler Ag Servoventil für eine Einspritzdüse
DE19910970A1 (de) * 1999-03-12 2000-09-28 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzeinrichtung
DE10001828A1 (de) * 2000-01-18 2001-07-19 Fev Motorentech Gmbh Direktgesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Kolbenbrennkraftmaschine
DE10015268A1 (de) * 2000-03-28 2001-10-04 Siemens Ag Einspritzventil mit Bypaßdrossel
DE10040526A1 (de) * 2000-08-18 2002-03-14 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzeinrichtung
DE10060089A1 (de) * 2000-12-02 2002-06-20 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzeinrichtung
DE10063545C1 (de) * 2000-12-20 2002-08-01 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzeinrichtung
DE10315015B4 (de) * 2003-04-02 2005-12-15 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor mit Druckverstärker und Servoventil mit optimierter Steuermenge
DE10337574A1 (de) * 2003-08-14 2005-03-10 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19949848A1 (de) * 1999-10-15 2001-04-19 Bosch Gmbh Robert Druckübersetzer für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen
DE10123914A1 (de) 2001-05-17 2002-11-28 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit Druckübersetzungseinrichtung und Druckübersetzungseinrichtung
DE10218904A1 (de) * 2001-05-17 2002-12-05 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzeinrichtung
WO2003018995A1 (de) * 2001-08-22 2003-03-06 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzvorrichtung für brennkraftmaschinen
WO2004003376A1 (de) * 2002-06-29 2004-01-08 Robert Bosch Gmbh Druckübersetzer kraftstoffinjektor mit schnellem druckabbau bei einspritzende
DE10229418A1 (de) 2002-06-29 2004-01-29 Robert Bosch Gmbh Einrichtung zur Dämpfung des Nadelhubes an Kraftstoffinjektoren
WO2004036027A1 (de) * 2002-10-14 2004-04-29 Robert Bosch Gmbh Druckverstärkte kraftstoffeinspritzeinrichtung mit innenliegender steuerleitung

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2865242A1 (fr) * 2004-01-15 2005-07-22 Bosch Gmbh Robert Injecteur de rampe commune commande en pression pour des moteurs a combustion interne, notamment des moteurs diesel
WO2006058604A1 (de) * 2004-11-29 2006-06-08 Fev Motorentechnik Gmbh Kraftstoff-injektor
DE102005057526B4 (de) * 2004-12-02 2009-04-09 Denso Corp., Kariya-shi Steuerventil und Kraftstoffeinspritzventil mit diesem
EP1980742A1 (de) * 2007-04-13 2008-10-15 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor mit integriertem Druckverstärker

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