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EP1488095A1 - Fuel injection device with a 3/2 way valve - Google Patents

Fuel injection device with a 3/2 way valve

Info

Publication number
EP1488095A1
EP1488095A1 EP02792653A EP02792653A EP1488095A1 EP 1488095 A1 EP1488095 A1 EP 1488095A1 EP 02792653 A EP02792653 A EP 02792653A EP 02792653 A EP02792653 A EP 02792653A EP 1488095 A1 EP1488095 A1 EP 1488095A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
valve member
valve
chamber
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02792653A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Boehland
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1488095A1 publication Critical patent/EP1488095A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0045—Three-way valves

Definitions

  • Pump-nozzle units are used for direct-injection ner internal combustion engines, or pump-line-nozzle systems (UPS) are used.
  • the injection nozzles are connected to a high-pressure source via a short line or a bore.
  • a very high peak pressure can be achieved at internal speed.
  • switching valves are used on these injection systems, which can handle pressures of 300 to 500 times that of gasoline engines and switch much more frequently.
  • a known K-fuel injection device has a fuel pump for each cylinder of the internal combustion engine, which has a pump piston driven by the internal combustion engine in a stroke movement. This delimits a pump work space, which is connected via a line to a fuel injection valve arranged separately from the fuel pump on the internal combustion engine.
  • the fuel injection valve has an injection valve member, through which at least one injection opening is controlled. This can be moved in the opening direction against the closing force by the pressure generated in the pump work chamber.
  • a first electrically controlled control valve is provided, by means of which a connection between the pump work chamber and a relief chamber is controlled and which is arranged close to the fuel pump.
  • a second electrically controlled control valve is provided, which is arranged in the vicinity of the fuel injection valve and by which the pressure prevailing in a control pressure chamber of the fuel injection valve is controlled. This pressure acts on the injection valve member at least indirectly in the closing direction.
  • a disadvantage of this solution is the fact that two electrically controlled control valves have to be provided, which increases the manufacturing effort and the complexity of this injection device.
  • each cylinder of an internal combustion engine is assigned a high-pressure fuel pump and a fuel injection valve connected to it.
  • a pump piston of the high pressure fuel pump is driven by the internal combustion engine, e.g. via the camshaft, driven in a stroke movement and delimits a pump work chamber which is connected to a pressure chamber of the fuel injection device.
  • This comprises an injection valve member, through which at least one injection opening is controlled and which can be moved in an opening direction against the closing force by the pressure prevailing in the pressure chamber.
  • a first control valve device controls an unthrottled connection and a connection via a throttling point of the pump work space to a relief space.
  • a further, second control valve device controls a connection of a control pressure chamber of the fuel injection valve connected to the pump work chamber with the relief chamber. The injection valve member is acted upon by the pressure prevailing in the control pressure chamber in the closing direction.
  • EP 0 957 261 AI also relates to a fuel injection device.
  • This fuel injection device has a high-pressure fuel pump and a fuel injection valve connected to it for each cylinder of the internal combustion engine.
  • the high-pressure fuel pump has a pump piston which is driven by the internal combustion engine in a stroke movement and delimits a pump working space.
  • the fuel injection valve comprises a pressure chamber connected to the pump work chamber and an injection valve member, through which at least one injection opening is controlled and which can be moved in the opening direction to release the at least one injection opening by the pressure prevailing in the pressure chamber.
  • a first control valve device consisting of a control valve, is provided, by means of which a connection of the pump work space to a relief space is controlled.
  • a second control valve device consisting of a control valve, by means of which a connection between a control pressure chamber and a relief chamber is controlled.
  • the injection valve member is acted upon by the pressure prevailing in the control pressure chamber at least indirectly in the closing direction and is the control pressure chamber connected to the pump work space.
  • Both control valve devices are switched by a common electromagnetic actuator.
  • a disadvantage of this fuel injection device is the fact that fuel injection is only possible in accordance with the pressure level generated by the fuel pump and the pressure at which the fuel injection device takes place cannot be varied.
  • valve sections arranged one behind the other on the control valve member of a 3/3-way control valve proposed according to the invention short switching paths and thus short switching times can be achieved with the solution according to the invention, so that by switching several times an actuator designed as a solenoid valve, pre and post injections should be necessary be, can be displayed easily.
  • a magnetic actuator, a piezo actuator or the like can be used to actuate the 3/3-way control valve proposed according to the invention in a pump-nozzle system or in a pump-line-nozzle system.
  • the control valve member of the 3/3-way control valve can be provided in its head region with a plunger anchor, in the use of which the solenoid coil is embedded.
  • control valve member of the 3/3-way control valve can also be actuated by means of a magnet coil fixedly arranged in the injector housing, it being possible to provide a flat anchor plate in the head region of the control valve member of the 3/3-way control valve.
  • a pretensioning force can be generated, for example, by means of two spring elements arranged in parallel, one of which acts directly or with the interposition of a disc-shaped element on the lower end face of the control valve member, while the further spring element surrounding the first valve element is moved by a stop arranged movably in the housing of the injector body can be surrounded.
  • a desired initial injection pressure can be preset, which can be overcome by a corresponding increase in the current supply to the actuator designed as a solenoid valve, so that the control valve member proposed according to the invention can be moved into a further switching position.
  • FIG. 2 shows a pump-nozzle system with a 3/3-way control valve
  • Figure 3.2 the 3/3-way control valve in a second switching position (seat valve
  • FIG. 3.3 the 3/3-way control valve in a third switching position (both valve areas closed)
  • FIG. 4 shows the curves of pump pressure, solenoid valve force, solenoid valve stroke and stroke path of the spring-loaded stop within the injector housing and plotted as a function of the camshaft angle 5 shows the curves of the nozzle pressure, nozzle needle lift, control chamber pressure and the course of the injection rate as a function of the camshaft angle.
  • FIG. 1 shows a pump-nozzle system (UPS) with a controllable nozzle without reproducing a high-pressure source, for example a high-pressure pump.
  • UPS pump-nozzle system
  • FIG. 1 shows an injector 1 known from the prior art, in the injector body 2 of which an actuator 3 designed as a solenoid valve is arranged in the upper region.
  • the actuator 3 is controlled via connections 4 and comprises a magnet coil 5.
  • Opposite the magnet coil 5 of the actuator 3 is a flat-construction armature plate 6.1 of an armature arrangement 6.
  • the anchor arrangement 6 has an anchor pin 6.2 almost in addition to the flat anchor plate 6.1.
  • the magnet coil 5 of the actuator 3 is enclosed by a magnet sleeve 7.
  • the actuator 3 is screwed into the head region of the injector body 2 by means of a clamping nut 8.
  • the valve member 10 is enclosed within the injector housing 2 by an annular space 12, which in turn is connected to a high-pressure inlet 11 via a feed line.
  • the high-pressure pump (not shown in FIG. 1) or its pump work space is connected to the high-pressure inlet 11.
  • An inlet 13 branches off from the annular space 12 within the injector body 2 to a control space 14 within the injector body 2.
  • the control chamber 14 acts on the upper end face of a push rod-shaped transmission element 15 which is enclosed by a closing spring 16 designed as a spiral spring.
  • the closing spring 16 is supported on the one hand with its upper end face in the injector body 2 and with its lower end face on a pressure piece 17 which in turn acts on an injection valve member 18, for example in the form of a nozzle needle.
  • the pressure piece 17 is received in a disc-shaped intermediate piece 19 which is centered on the injector body 2 by means of a centering pin 20.
  • the injector body 2, the disc-shaped configured intermediate piece 19 and the injection valve member 18 are fixed to each other by means of a nozzle clamping nut 21 ⁇ .
  • the injection valve member 18 is enclosed by a pressure chamber 22, which is connected to the high-pressure inlet 11 via a feed line 23 which extends through the injector body 2, the disk-shaped element 19 and the nozzle body.
  • a pressure stage is formed on the injection valve member 18 within the pressure chamber 22, which enables the injection valve member 18 to be opened when the firing chamber 14 within the injector body 2 is relieved of pressure.
  • injection openings 24 are indicated, via which fuel is injected into the combustion chamber of a direct injection internal combustion engine (not shown here) when the control chamber 14 is depressurized by actuating the control valve 9 and opening the injection valve member 18.
  • the injection valve arrangement arranged at the end of the injector 1 on the combustion chamber side, comprising the injection valve member 18, the nozzle body, the pressure chamber 22 and the nozzle clamping nut 21, is identified by reference numeral 25.
  • Figure 2 shows a pump-nozzle system with an actuator designed as a solenoid valve.
  • FIG. 2 shows the structure of a pump-nozzle system according to the invention.
  • an actuator 3 designed as a solenoid valve which is controlled via connections 4.
  • the actuator 3 is enclosed by a sleeve-shaped jacket 7 and fastened in the head region of the injector body 2 by means of a clamping nut 8.
  • the solenoid 5 of the actuator 3 designed as a solenoid valve is integrated in an insert 51 which is arranged in the head region of a control valve member 32 of a 3/3-way control valve 31.
  • the armature formation 6.1 shown in FIG. 2 can also be formed in the head region of the control valve member 32 of the 3/3-way control valve 31, which is designed with such an embodiment variant in the magnetic core of the actuator 3 integrated magnetic coil 5 cooperates according to the representation of the injector in Figure 1.
  • the injector body 2 or the injection valve 25 accommodated thereon is configured analogously to the injector already described in FIG. 1.
  • the fuel under high pressure enters the inlet 23 to a pressure chamber 22 which is arranged in the injection valve 25 and surrounds the injection valve member 18 in the region of a pressure stage formed thereon.
  • An inlet 41 extends from the high-pressure pump inlet 30 in the direction of the actuator 3, which can be embodied as a solenoid valve, to a first hydraulic chamber 34, which surrounds the control valve 32 of the 3/3-way control valve in the region of a first valve section 33.
  • the first valve section 33 is designed as a seat valve.
  • the first valve section 33 comprises a seat surface 35 which interacts with a corresponding surface of the housing surrounding the control valve member 32.
  • a further, second valve section 36 which is designed as a slide valve section, is formed on the control valve member 32 of the 3/3-way control valve member 31.
  • control edges 37 are formed which cooperate with the control edges 38 of the housing of the housing surrounding the control valve member 32. Furthermore, the second valve section 36 is enclosed by a second hydraulic chamber 39, from which a control chamber inlet line 40 branches off, which opens into the control chamber 14, which acts at least indirectly on the injection valve member 18.
  • a piston section 43 which is enclosed by a third hydraulic space 42 on the low-pressure side.
  • the end face 44 of the piston section 43 can, for example, be acted upon by a first spring element 48 accommodated in the cavity 50 with the interposition of a disk-shaped element 45.
  • the first spring element 48 is enclosed in the cavity 50 below the control valve member 32 in the injector body 2 by a further, second spring element 49 designed as a spiral spring, which in turn acts upon a stop 46 movably received within the cavity 50 of the injector body 2.
  • the upper end face of the second spring element 49 is overlapped by a collar surface 47 of the movably received stop 46.
  • the first spring element 48 which acts directly on the control valve member 32 and the second spring element 49 acting on the resilient stop 46, are connected in parallel. Via the dimensioning of the first spring element 48 and the second spring element 49 acting on the resilient stop 46, the build-up of an initial injection pressure can be specified. This can be designed by setting the initial injection pressure accordingly by increasing the energization of the spring assembly 48 or 49, whereby the preload applied by the spring assembly 48 or 49 can be overcome by appropriate energization of the actuator 3 designed as a solenoid valve. In contrast to the embodiment variant of an injector 1 according to FIG.
  • control chamber 14 according to the solution proposed according to the invention is connected on the one hand by a control chamber inlet line 40 to the second hydraulic chamber 39, which encloses the second valve section of the control valve member 32; on the other hand, the pressure relief controller 14 is connected via a relief line 52 to the cavity 50 and further to the third hydraulic space 42 on the low pressure side for pressure relief.
  • Figure 3.1 shows the 3/2-way valve configured according to the invention in a first switching position (valve open).
  • the first switching position 53 of the control valve member 32 of the 3/2-way control valve 31 according to FIG. 2 is shown in FIG. 3.1.
  • this first switching state 53 i.e. in the de-energized state of the actuator 3, the first valve section 33 and the second valve section 36 are set into their open position by the action of the first spring element 48.
  • the control valve member 32 is completely open and the fuel is diverted via the first valve section 33 and the second valve section 36.
  • the fuel entering the first hydraulic chamber 34 from the inlet 41 (not shown in FIG.
  • the part of the actuator 3 configured as plunger armature 5, 51 is energized by a small current and the position of the control valve member 32 by the resilient stop 46, which in the Cavity 50 is arranged below the control valve member 32, defined.
  • the position of the resilient stop 46 is in turn dependent on the dimensioning of the second spring element 49 acting on the stop edge 47 within the cavity 50.
  • Figure 3.3 shows the 3/3-way valve in a third switching position, the first and second valve sections closed.
  • the third switching position of the control valve member 32 of the 3/3-way control valve 31, identified by reference numeral 55, is achieved if, starting from the second switching position 54 of the control valve member 32 shown in FIG. 3.2, further energization of the actuator 3 or the solenoid coil 5 of the plunger armature arrangement is achieved 5, 51 is made in the head region of the control valve member 32. Further energization of the plunger armature arrangement 5, 51 also moves the first valve section 33 of the control valve member 32 into its closed position, i.e. the pressure build-up from the first hydraulic space 34 via the control space feed line 40 into the control space 14 is ended.
  • an injection phase is achieved in that the control valve member 32 of the 3/2-way Control valve 31 resumes its second switching position 54 and a pressure increase within the control chamber 14 occurs due to pressure build-up in the second hydraulic chamber 39 via the control chamber feed line 40.
  • the injection valve member 18 moves back into its closed position.
  • the first switching position 53 shown in FIG. 3.1 is switched, which relieves the high pressure system, since both valve sections 33 and 36 of the control valve member 32 assume their open position.
  • Multiple actuations of the actuator 3 can be carried out to implement pre-and post-injection phases.
  • the diagram according to FIG. 4 shows the curves of pump pressure, solenoid valve force, solenoid valve stroke and stroke of the stop 46, which are plotted as a function of the camshaft angle.
  • the pump pressure curve is identified with reference number 60.
  • the pump pressure reaches its maximum 61 towards the end of the injection.
  • the pump pressure curve 60 is characterized by an essentially linear pressure rising edge 62.
  • the stroke curve of the control valve member 32 is shown in dotted representation, which depending on the magnetic force either assumes a first stroke level 64 - for example to increase pressure - or assumes a second stroke level 65 if the magnetic force is further increased.
  • the solenoid valve force 66 corresponding to the first stroke level 64 remains at a first level 67 (for example 50 Newtons) as long as the pressure increase continues without injection.
  • a second magnetic force level 68 is set, which corresponds to a second stroke level 65 of the control valve member 32.
  • the path of the movable stop 46, which is acted upon by the second spring element 49 on its collar 47, is represented by reference numeral 69.
  • 5 shows the curves of nozzle pressure, nozzle needle lift, control chamber pressure and injection rate, which are plotted as a function of the camshaft angle.
  • the course of the injected volume 70 is characterized by a linear increase 71 corresponding to the stroke 72 of the injection valve member 18.
  • the injection valve member 18 After the injection valve member 18 has reached the closed position and the injection openings 24 have consequently closed at the end of the pump-nozzle system on the combustion chamber side, the injected volume changes to a constant profile, shown here by a straight line. As the camshaft angle increases, the pressure 73 at the injection valve member 18 rises steadily in order to reach its maximum towards the end of the injection, ie shortly before the injection valve member 18 closes in its seat for closing the injection openings 24. The rising phase of the injection pressure is indicated by the rising arrow 75.
  • control chamber pressure 76 In parallel with the increase in the injection pressure at the injection valve member 18, the control chamber pressure 76 initially increases with increasing camshaft angle, which on the other hand leads to a pressure drop 77 there when the pressure in the control chamber 14 is released by opening the relief line 52, which results in an opening movement 78 of the injection valve member 18.
  • the pressure 79 builds up within the control chamber 14 by acting on the control chamber 14 via the control chamber inlet line 40 (see illustration according to FIG. 2), the closing movement of the injection valve member 18 identified by reference numeral 80 occurs.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

The invention relates to a device for injecting fuel, comprising a fuel pump for each cylinder of the combustion engine containing a pump plunger which is driven in a movement of travel. Said plunger defines a pump working area which is supplied with fuel from a fuel tank. The fuel injection device also comprises a fuel injection valve (25) which consists of a pressure chamber (22) which is connected to the fuel pump (13) and in injection valve member (18) which is controlled by means of at least one injection opening (24). The injection valve member (18) can be moved by the pressure prevailing in a pressure chamber (22) counter to the closing force in an opening direction in order to release the at least one injection opening (24) and is impinged upon at least indirectly by a pressure prevailing in a control chamber (14) in a closing direction. The pressure in the control chamber (14) is relieved by means of a control valve (31) which can be actuated by an actuating element (3). The control valve (31) comprises a control valve (32) provided with a first valve section (33) and a second valve section (36) which are respectively encompassed by hydraulic chambers (34, 39) whereby the first hydraulic chamber (34) is connected to a high pressure feed (30) and can be impinged upon by pressure via the second hydraulic chamber (39) of the control chamber (14).

Description

Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit 3/2-Wege- VentilFuel injection system with 3/2-way valve
Technisches GebietTechnical field
Bei direkt einspritzenden Nerbrennungskraftmaschinen kommen Pumpe-Düse-Einheiten (UlS-Systeme) zum Einsatz oder es werden Pumpe-Leitung-Düse-Systeme (UPS) eingesetzt. Bei diesen Einspritzsystemen stehen die Einspritzdüsen über eine kurze Leitung oder eine Bohrung mit einer Hochdruckquelle in Verbindung. Mit diesen Einspritzsystemen ist bei Νenndrehzahl ein sehr hoher Spitzendruck erzielbar. An diesen Emspritzsystemen kommen in der Regel Schaltventile zum Einsatz, die im Vergleich zum Einsatz bei Ottomotoren 300- bis 500-fache Drücke beherrschen und wesentlich häufiger schalten.Pump-nozzle units (UlS systems) are used for direct-injection ner internal combustion engines, or pump-line-nozzle systems (UPS) are used. In these injection systems, the injection nozzles are connected to a high-pressure source via a short line or a bore. With these injection systems, a very high peak pressure can be achieved at internal speed. As a rule, switching valves are used on these injection systems, which can handle pressures of 300 to 500 times that of gasoline engines and switch much more frequently.
Stand der TechnikState of the art
Eine bekannte K-raftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Kraftstoffpumpe für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine auf, die einen durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben aufweist. Dieser begrenzt einen Pumpenarbeitsraum, der über eine Leitung mit einem getrennt von der Kraftstoffpumpe an der Brennkraftmaschine angeordneten Kraftstoffeinspritzventil verbunden ist. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ein Einspritzventilglied auf, durch das wenigstens eine Einspritzöffhung gesteuert wird. Dieses ist durch den im Pumpenarbeitsraum erzeugten Druck gegen die Schließkraft in Öfϊhungsrichtung bewegbar. Es ist ein erstes elektrisch angesteuertes Steuerventil vorgesehen, durch welches eine Verbindung des Pumpenarbeitsraumes mit einem Entlastungsraum gesteuert wird und welches nahe an der Kraftstoffpumpe angeordnet ist. Weiterhin ist ein zweites elektrisch angesteuertes Steuerventil vorgesehen, das in der Nähe des Kraftstof- feinspritzventiles angeordnet ist und durch dass der in einem Steuerdruckraum des Kraftstoffeinspritzventils herrschende Druck gesteuert wird. Durch diesen Druck wird das Einspritzventilglied zumindest mittelbar in Schließrichtung beaufschlagt. Nachteilig bei dieser Lösung ist der Umstand, dass zwei elektrisch anzusteuernde Steuerventile vorzusehen sind, was den Herstellaufwand und die Komplexität dieser Einspritzvorrichtung erhöht.A known K-fuel injection device has a fuel pump for each cylinder of the internal combustion engine, which has a pump piston driven by the internal combustion engine in a stroke movement. This delimits a pump work space, which is connected via a line to a fuel injection valve arranged separately from the fuel pump on the internal combustion engine. The fuel injection valve has an injection valve member, through which at least one injection opening is controlled. This can be moved in the opening direction against the closing force by the pressure generated in the pump work chamber. A first electrically controlled control valve is provided, by means of which a connection between the pump work chamber and a relief chamber is controlled and which is arranged close to the fuel pump. Furthermore, a second electrically controlled control valve is provided, which is arranged in the vicinity of the fuel injection valve and by which the pressure prevailing in a control pressure chamber of the fuel injection valve is controlled. This pressure acts on the injection valve member at least indirectly in the closing direction. A disadvantage of this solution is the fact that two electrically controlled control valves have to be provided, which increases the manufacturing effort and the complexity of this injection device.
Bei dieser weiteren bekannten Kraftstoffemspritzeinrichtung ist jedem Zylinder einer Brennkraftmaschine eine Kraftstofϊhochdruckpumpe und ein mit dieser verbundenes Kraftstoffeinspritzventil zugeordnet. Ein Pumpenkolben der Kraftstoffhochdruckpumpe wird durch die Brennkraftmaschine, z.B. über deren Nockenwelle, in einer Hubbewegung angetrieben und begrenzt einen Pumpenarbeitsraum, der mit einem Druckraum der Kraftstoffeinspritzeinrichtung verbunden ist. Dieses umfasst ein Einspritzventilglied, durch das wenigstens eine Einspritzöffhung gesteuert wird und das durch den im Druckraum herrschenden Druck gegen die Schließkraft in einer Öffhungsrichtung bewegbar ist. Durch eine erste Steuerventileinrichtung wird eine ungedrosselte Verbindung und eine Verbindung über eine Drosselstelle des Pumpenarbeitsraumes mit einem Entlastungsraum gesteuert. Durch eine weitere, zweite Steuerventileinrichtung wird eine Verbindung eines mit dem Pumpenarbeitsraum verbundenen Steuerdruckraumes des Kraftstoffeinspritzventils mit dem Entlastungsraum gesteuert. Das Einspritzventilglied ist durch den im Steuerdruckraum herrschenden Druck in Schließrichtung beaufschlagt.In this further known fuel injection device, each cylinder of an internal combustion engine is assigned a high-pressure fuel pump and a fuel injection valve connected to it. A pump piston of the high pressure fuel pump is driven by the internal combustion engine, e.g. via the camshaft, driven in a stroke movement and delimits a pump work chamber which is connected to a pressure chamber of the fuel injection device. This comprises an injection valve member, through which at least one injection opening is controlled and which can be moved in an opening direction against the closing force by the pressure prevailing in the pressure chamber. A first control valve device controls an unthrottled connection and a connection via a throttling point of the pump work space to a relief space. A further, second control valve device controls a connection of a control pressure chamber of the fuel injection valve connected to the pump work chamber with the relief chamber. The injection valve member is acted upon by the pressure prevailing in the control pressure chamber in the closing direction.
Mit dieser Lösung kann einer Haupteinspritzphase eine Voreinspritzphase auf einem verringerten Drackniveau vorgeschaltet werden; allerdings sind gemäß dieser Lösung ebenfalls zwei getrennte Steuerventileinrichtung erforderlich.With this solution, a main injection phase can be preceded by a pre-injection phase at a reduced drain level; however, this solution also requires two separate control valve devices.
EP 0 957 261 AI bezieht sich ebenfalls auf eine Rraftstoffeinspritzeimichtung. Diese K-raftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Kraftstoffhochdruckpumpe und ein mit dieser verbundenes Kraftstoffeinspritzventil für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine auf. Die Kraftstoffhochdruckpumpe weist einen durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben auf, der einen Pumpenarbeitsraum begrenzt. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst einen mit dem Pumpenarbeitsraum verbundenen Druckraum und ein Einspritzventilglied, durch das wenigstens eine Einspritzöffhung gesteuert wird und dass durch den im Druckraum herrschenen Druck gegen eine Schließkraft in Öffnungsrichtung zur Freigabe der wenigstens einen Einspritzöffhung bewegbar ist. Es ist eine erste Steuerventileinrichtung, aus einem Steuerventil bestehend, vorgesehen, durch das eine Verbindung des Pumpenarbeitsraumes mit einem Entlastungsraum gesteuert wird. Außerdem ist eine zweite Steuerventileinrichtung, aus einem Steuerventil bestehend, vorgesehen, durch das eine Verbindung eines Steuerdruckraumes mit einem Entlastungsraum gesteuert wird. Das Einspritzventilglied ist durch den im Steuerdruckraum herrschenden Druck zumindest mittelbar in Schließrichtung beaufschlagt und der Steuerdruckraum ist mit dem Pumpenarbeitsraum verbunden. Beide Steuerventileinrichtungen werden durch einen gemeinsamen elektromagnetischen Aktor geschaltet. Nachteilig bei dieser Kraftstof- feinspritz-einrichtung ist der Umstand, dass eine Kraftstoffeinspritzung nur entsprechend dem durch die Kraftstoffpumpe erzeugten Druckniveau möglich ist und der Druck, mit dem die Kraftstoffeinspritzeinrichtung erfolgt, nicht variiert werden kann.EP 0 957 261 AI also relates to a fuel injection device. This fuel injection device has a high-pressure fuel pump and a fuel injection valve connected to it for each cylinder of the internal combustion engine. The high-pressure fuel pump has a pump piston which is driven by the internal combustion engine in a stroke movement and delimits a pump working space. The fuel injection valve comprises a pressure chamber connected to the pump work chamber and an injection valve member, through which at least one injection opening is controlled and which can be moved in the opening direction to release the at least one injection opening by the pressure prevailing in the pressure chamber. A first control valve device, consisting of a control valve, is provided, by means of which a connection of the pump work space to a relief space is controlled. In addition, a second control valve device, consisting of a control valve, is provided, by means of which a connection between a control pressure chamber and a relief chamber is controlled. The injection valve member is acted upon by the pressure prevailing in the control pressure chamber at least indirectly in the closing direction and is the control pressure chamber connected to the pump work space. Both control valve devices are switched by a common electromagnetic actuator. A disadvantage of this fuel injection device is the fact that fuel injection is only possible in accordance with the pressure level generated by the fuel pump and the pressure at which the fuel injection device takes place cannot be varied.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind vor allem darin zu erblicken, dass durch den Einsatz eines als 3/3-Wege- Ventil beschaffenen Steuerventilkörpers, der in ein Injektorgehäuse integriert ist, die gleichen Funktionen realisiert werden, wie sie an aus dem Stand der Technik bekannten Einspritzsystemen unter Einsatz zweier getrennter elektrisch ansteuerbarer Steuerventileinrichtungen realisiert werden. Die Einspritzverlaufsformung hinsichtlich einer Ausformung von Voreinspritzphasen und Haupteinspritzphasen erfolgt lediglich durch ein Ventil, so dass die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung einerseits in ihrer Komplexität hinsichtlich der Ansteuerung vereinfacht ist und andererseits durch den Verzicht auf eine weitere, zweite Steuerventileinrichtung - wie aus dem Stand der Technik bekannt - auch kostengünstiger herstellbar ist. Der Wirkungsgrad und die Zerstäubungsarbeit, die durch ein Einspritzsystem gemäß der erfϊndungsgemäß vorgeschlagenen Lösung realisierbar ist, unterscheidet sich nicht wesentlich vom Wirkungsgrad und der Zerstäubungsarbeit von Emspritzsystemen, die zwei elektrisch ansteuerbare Steuerventileinrichtungen umfassen.The advantages of the solution according to the invention can be seen above all in that the use of a control valve body, which is designed as a 3/3-way valve and is integrated in an injector housing, realizes the same functions as are known from the prior art Injection systems can be realized using two separate electrically controllable control valve devices. The injection course shaping with regard to the shaping of pre-injection phases and main injection phases is carried out only by a valve, so that the solution proposed according to the invention is simplified in terms of its complexity with regard to activation on the one hand and on the other hand by dispensing with a further, second control valve device - as is known from the prior art. is also cheaper to produce. The efficiency and the atomization work, which can be realized by an injection system according to the solution proposed according to the invention, do not differ significantly from the efficiency and the atomization work of injection systems, which comprise two electrically controllable control valve devices.
Aufgrund der hintereinander angeordneten Ventilabschnitte am erfindungsgemäß vorgeschlagenen Steuerventilglied eines 3/3-Wege-Steuerventiles, lassen sich mit der erfindungsgemäßen Lösung kurze Schaltwege und damit kurze Schaltzeiten realisieren, so dass durch mehrmaliges Schalten eines als Magnetventil ausgebildeten Stellers Vor- und Nacheinspritzungen, sollten sie erforderlich sein, problemlos dargestellt werden können. Zur Betätigung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen 3/3-Wege-Steuerventiles in ein Pumpe- Düse-System oder in ein Pumpe-Leitungs-Düse-System kann ein magnetischer Steller, ein Piezoaktor oder dergleichen eingesetzt werden. Bei Einsatz eines elektromagnetisch wirkenden ausgebildeten Stellers kann das Steuerventilglied des 3/3-Wege-Steuerventües in seinem Kopfbereich mit einem Tauchanker versehen werden, in dessen Einsatz die Magnetspule eingelassen ist. Alternativ lässt sich das Steuerventilglied des 3/3-Wege- Steuerventils auch über eine im Injektorgehäuse fest angeordnete Magnetspule betätigen, wobei im Kopfbereich des Steuerventilglieds des 3/3-Wege-Steuerventiles eine flach bauende Ankerplatte vorgesehen werden kann. An der dem Steller gegenüberliegenden Stirnseite des Steuerventilglieds des 3/3-Wege- Steuerventiles ist dieses bevorzugt durch eine Vorspannkraft beaufschlagt. Die Vorspannkraft kann beispielsweise über zwei parallel geschaltete ineinander angeordnete Federelemente erzeugt werden, von denen eines unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines scheibenförmigen Elementes die untere Stirnseite des Steuerventilgliedes beaufschlagt, während das weitere, das erste Ventilelement umgebende Federelement, von einem im Gehäuse des Injektorkörpers beweglich angeordneten Anschlag umgeben sein kann. Durch die Auslegung dieses gefedert ausgelegten Anschlages kann ein gewünschter Anfangseinspritzdruck voreingestellt werden, der durch eine entsprechende Erhöhung der Bestromung des als Magnetventils ausgebildeten Stellers überwunden werden kann, so dass das erfindungsgemäß vorgeschlagene Steuerventilglied in eine weitere Schaltstellung gefahren werden kann.On account of the valve sections arranged one behind the other on the control valve member of a 3/3-way control valve proposed according to the invention, short switching paths and thus short switching times can be achieved with the solution according to the invention, so that by switching several times an actuator designed as a solenoid valve, pre and post injections should be necessary be, can be displayed easily. A magnetic actuator, a piezo actuator or the like can be used to actuate the 3/3-way control valve proposed according to the invention in a pump-nozzle system or in a pump-line-nozzle system. When using an electromagnetically designed actuator, the control valve member of the 3/3-way control valve can be provided in its head region with a plunger anchor, in the use of which the solenoid coil is embedded. Alternatively, the control valve member of the 3/3-way control valve can also be actuated by means of a magnet coil fixedly arranged in the injector housing, it being possible to provide a flat anchor plate in the head region of the control valve member of the 3/3-way control valve. On the face of the control valve member of the 3/3-way control valve opposite the actuator, this is preferably acted upon by a pretensioning force. The prestressing force can be generated, for example, by means of two spring elements arranged in parallel, one of which acts directly or with the interposition of a disc-shaped element on the lower end face of the control valve member, while the further spring element surrounding the first valve element is moved by a stop arranged movably in the housing of the injector body can be surrounded. By designing this spring-loaded stop, a desired initial injection pressure can be preset, which can be overcome by a corresponding increase in the current supply to the actuator designed as a solenoid valve, so that the control valve member proposed according to the invention can be moved into a further switching position.
Zeichnungdrawing
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.The invention is described in more detail below with reference to the drawing.
Es zeigt:It shows:
Figur 1 Ein Pumpe-Düse-System (UPS = Unit Pump System) mit steuerbarerFigure 1 A pump-nozzle system (UPS = Unit Pump System) with controllable
Düse ohne Hochdruckpumpe,Nozzle without high pressure pump,
Figur 2 ein Pumpe-Düse-System mit einem 3/3-Wege-Steuerventil,FIG. 2 shows a pump-nozzle system with a 3/3-way control valve,
Figur 3.1 das 3/3 -Wege-Steuerventil in einer ersten Schaltstellung (Ventil offen),3.1 the 3/3-way control valve in a first switching position (valve open),
Figur 3.2 das 3/3 -Wege-Steuerventil in einer zweiten Schaltstellung (Sitzventil-Figure 3.2 the 3/3-way control valve in a second switching position (seat valve
Abschnitt offen und Schieberventil-Abschnitt geschlossen),Section open and slide valve section closed),
Figur 3.3 das 3/3 -Wege-Steuerventil in einer dritten Schaltstellung (beide Ventilbereiche geschlossen),FIG. 3.3 the 3/3-way control valve in a third switching position (both valve areas closed),
Figur 4 die in Abhängigkeit vom Nockenwellenwinkel aufgetragenen Verläufe von Pumpendruck, Magnetventilkraft, Magnetventilhub und Hubweg des gefederten Anschlages innerhalb des Injektorgehäuses und Figur 5 die in Abhängigkeit vom Nockenwellenwinkel aufgetragenen Verläufe von Düsendruck, Düsennadelhub, Steuerraumdruck und den Verlauf der Einspritzrate.FIG. 4 shows the curves of pump pressure, solenoid valve force, solenoid valve stroke and stroke path of the spring-loaded stop within the injector housing and plotted as a function of the camshaft angle 5 shows the curves of the nozzle pressure, nozzle needle lift, control chamber pressure and the course of the injection rate as a function of the camshaft angle.
Ausführungsvariantenvariants
Der Darstellung gemäß Figur 1 ist ein Pumpe-Düse-System (UPS) mit steuerbarer Düse ohne Wiedergabe einer Hochdruckquelle, beispielsweise einer Hochdruckpumpe, entnehmbar.The illustration according to FIG. 1 shows a pump-nozzle system (UPS) with a controllable nozzle without reproducing a high-pressure source, for example a high-pressure pump.
In der Darstellung gemäß Figur 1 ist ein aus dem Stand der Technik bekannter Injektor 1 wiedergegeben, in dessen Injektorkörper 2 am oberen Bereich ein als Magnetventil ausgebildeter Steller 3 angeordnet ist. Der Steller 3 wird über Anschlüsse 4 angesteuert und umfasst eine Magnetspule 5. Der Magnetspule 5 des Steller 3 gegenüberliegend ist eine flach bauende Ankerplatte 6.1 einer Ankeranordnung 6 zugeordnet. Die Ankeranordnung 6 um- fast neben der flach bauenden Ankerplatte 6.1 einen Ankerstift 6.2. Die Magnetspule 5 des Stellers 3 ist von einer Magnethülse 7 umschlossen. Der Steller 3 wird mittels einer Spannmutter 8 im Kopfbereich des Injektorkörpers 2 verschraubt.1 shows an injector 1 known from the prior art, in the injector body 2 of which an actuator 3 designed as a solenoid valve is arranged in the upper region. The actuator 3 is controlled via connections 4 and comprises a magnet coil 5. Opposite the magnet coil 5 of the actuator 3 is a flat-construction armature plate 6.1 of an armature arrangement 6. The anchor arrangement 6 has an anchor pin 6.2 almost in addition to the flat anchor plate 6.1. The magnet coil 5 of the actuator 3 is enclosed by a magnet sleeve 7. The actuator 3 is screwed into the head region of the injector body 2 by means of a clamping nut 8.
Innerhalb des Injektorkörpers 2 ist ein durch den Steller 3 betätigbares Ventil 9 eingelassen, welches ein Ventilglied 10 umfasst. Das Ventilglied 10 ist innerhalb des Injektorgehäuses 2 von einem Ringraum 12 umschlossen, der seinerseits über eine Zuleitung mit einem Hochdruckzulauf 11 in Verbindung steht. An den Hochdruckzulauf 11 ist die in Figur 1 nicht dargestellte Hochdruckpumpe bzw. deren Pumpenarbeitsraum angeschlossen.A valve 9, which can be actuated by the actuator 3 and has a valve member 10, is let into the injector body 2. The valve member 10 is enclosed within the injector housing 2 by an annular space 12, which in turn is connected to a high-pressure inlet 11 via a feed line. The high-pressure pump (not shown in FIG. 1) or its pump work space is connected to the high-pressure inlet 11.
Vom Ringraum 12 innerhalb des Injektorkörpers 2 zweigt ein Zulauf 13 zu einem Steuerraum 14 innerhalb des Injektorkörpers 2 ab. Der Steuerraum 14 beaufschlagt die obere Stirnseite eines druckstangenförmigen Übertragungselementes 15, welches von einer als Spiralfeder ausgebildeten Schließfeder 16 umschlossen ist. Die Schließfeder 16 stützt sich einerseits mit ihrer oberen Stirnseite im Injektorkörper 2 und mit ihrer unteren Stirnseite an einem Druckstück 17 ab, welches seinerseits ein Einspritzventilglied 18 z.B. in Gestalt einer Düsennadel beaufschlagt. Das Druckstück 17 ist in einem scheibenförmig konfigurierten Zwischenstück 19 aufgenommen, welches mittels eines Zentrierstiftes 20 zum Injektorkörper 2 zentriert ist. Der Injektorkörper 2, das scheibenförmig konfigurierte Zwischenstück 19 und das Einspritzventilglied 18 werden mittels einer Düsenspannmutter 21 ■ miteinander fixiert. Das Einspritzventilglied 18 ist von einem Druckraum 22 umschlossen, der über einen sich durch den Injektorkörper 2 das scheibenförmige Element 19 und den Düsenkörper erstreckende Zuleitung 23 mit dem Hochdruckzulauf 11 in Verbindung steht. Innerhalb des Druckraumes 22 ist am Einspritzventilglied 18 eine Druckstufe ausgebildet, die ein Öffnen des Einspritzventilgliedes 18 bei Druckentlastung des Sfeuerraumes 14 innerhalb des Injektorkörpers 2 ermöglicht. Am brennraumseitigen Ende des Einspritzventilgliedes 18 sind Einspritzöf&iungen 24 angedeutet, über welche bei Druckentlastung des Steuerraumes 14 durch Betätigung des Steuerventiles 9 und dem Öffnen des Einspritzventilgliedes 18 eine -Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum einer hier nicht näher dargestellten direkt einspritzenden Verbrennungskraftmaschine erfolgt. Die am brennraumseitigen Ende des Injektor 1 angeordnete Einspritzventilanordnung, das Einspritzventilglied 18, den Düsenkörper, den Druckraum 22 sowie die Düsenspannmutter 21 umfassend, ist mit Bezugszeichen 25 gekennzeichnet.An inlet 13 branches off from the annular space 12 within the injector body 2 to a control space 14 within the injector body 2. The control chamber 14 acts on the upper end face of a push rod-shaped transmission element 15 which is enclosed by a closing spring 16 designed as a spiral spring. The closing spring 16 is supported on the one hand with its upper end face in the injector body 2 and with its lower end face on a pressure piece 17 which in turn acts on an injection valve member 18, for example in the form of a nozzle needle. The pressure piece 17 is received in a disc-shaped intermediate piece 19 which is centered on the injector body 2 by means of a centering pin 20. The injector body 2, the disc-shaped configured intermediate piece 19 and the injection valve member 18 are fixed to each other by means of a nozzle clamping nut 21 ■. The injection valve member 18 is enclosed by a pressure chamber 22, which is connected to the high-pressure inlet 11 via a feed line 23 which extends through the injector body 2, the disk-shaped element 19 and the nozzle body. A pressure stage is formed on the injection valve member 18 within the pressure chamber 22, which enables the injection valve member 18 to be opened when the firing chamber 14 within the injector body 2 is relieved of pressure. At the end of the injection valve member 18 on the combustion chamber side, injection openings 24 are indicated, via which fuel is injected into the combustion chamber of a direct injection internal combustion engine (not shown here) when the control chamber 14 is depressurized by actuating the control valve 9 and opening the injection valve member 18. The injection valve arrangement arranged at the end of the injector 1 on the combustion chamber side, comprising the injection valve member 18, the nozzle body, the pressure chamber 22 and the nozzle clamping nut 21, is identified by reference numeral 25.
Figur 2 zeigt ein Pumpe-Düsen-System mit einem als Magnetventil ausgebildeten Steller.Figure 2 shows a pump-nozzle system with an actuator designed as a solenoid valve.
Der Darstellung gemäß Figur 2 ist der erfindungsgemäße Aufbau eines Pumpe-Düse- Systems zu entnehmen. Im oberen Bereich des Injektorkörpers 2 befindet sich ein als Magnetventil ausgebildeter Steller 3, der über Anschlüsse 4 angesteuert wird. Der Steller 3 ist von einem hülsenförmigen Mantel 7 umschlossen und mittels einer Spannmutter 8 im Kopfbereich des Injektorkörpers 2 befestigt.The design according to FIG. 2 shows the structure of a pump-nozzle system according to the invention. In the upper area of the injector body 2 there is an actuator 3 designed as a solenoid valve which is controlled via connections 4. The actuator 3 is enclosed by a sleeve-shaped jacket 7 and fastened in the head region of the injector body 2 by means of a clamping nut 8.
Im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel gemäß Figur 2 ist die Magnetspule 5 des als Magnetventil ausgebildeten Stellers 3 in ein Einsatzstück 51 integriert, welches im Kopfbe- reich eines Steuerventilglieds 32 eines 3/3-Wege-Steuerventiles 31 angeordnet ist.In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the solenoid 5 of the actuator 3 designed as a solenoid valve is integrated in an insert 51 which is arranged in the head region of a control valve member 32 of a 3/3-way control valve 31.
Anstelle der die Komponenten 5 bzw. 51 in Figur 2 dargestellten Tauchankerausbildung, kann im Kopfbereich des Steuerventilgliedes 32 des 3/3-Wege-Steuerventiles 31 auch eine flach bauende Ankerplatte 6.1 ausgebildet sein, die mit einer in einer solchen Ausfuhrungsvariante in den Magnetkern des Stellers 3 integrierten Magnetspule 5 gemäß der Darstellung des Injektors in Figur 1 zusammenwirkt.Instead of the components 5 and 51 shown in FIG. 2, the armature formation 6.1 shown in FIG. 2 can also be formed in the head region of the control valve member 32 of the 3/3-way control valve 31, which is designed with such an embodiment variant in the magnetic core of the actuator 3 integrated magnetic coil 5 cooperates according to the representation of the injector in Figure 1.
In sich unterhalb des druckbeaufschlagbaren bzw. druckentlastbaren Steuerraumes 14 anschließenden Bereich ist der Injektorkörper 2 bzw. das an diesem aufgenommene Einspritzventil 25 analog zum in Figur 1 bereits geschilderten Injektor beschaffen.In the area adjoining the control chamber 14 which can be pressurized or relieved of pressure, the injector body 2 or the injection valve 25 accommodated thereon is configured analogously to the injector already described in FIG. 1.
Über einen seitlich in den Injektorkörper 2 mündenden Hochdruckpumpenzulauf 30 tritt der unter hohem Druck stehende Kraftstoff in den Zulauf 23 zu einem im Einspritzventil 25 angeordneten Druckraum 22 ein, der das Einspritzventilglied 18 im Bereich einer an diesem ausgebildeten Druckstufe umgibt. Das Einspritzventilglied 18, unter Zwischenschaltung eines Druckstückes 17 eines stangenförmig konfigurierten Übertragungselemen- tes 15, welches von einer Schließfeder 16 umgeben ist, wird durch den im Steuerraum 14 anstehenden Hochdruck beaufschlagt.Via a high-pressure pump inlet 30 opening laterally into the injector body 2, the fuel under high pressure enters the inlet 23 to a pressure chamber 22 which is arranged in the injection valve 25 and surrounds the injection valve member 18 in the region of a pressure stage formed thereon. The injection valve member 18, with the interposition of a pressure piece 17 of a rod-shaped configured transmission element tes 15, which is surrounded by a closing spring 16, is acted upon by the high pressure present in the control chamber 14.
Vom Hochdruckpumpenzulauf 30 erstreckt sich in Richtung des als Magnetventil ausbildbaren Stellers 3 ein Zulauf 41 zu einem ersten hydraulischen Raum 34, welcher das Steuerventil 32 des 3/3-Wege-Steuerventiles im Bereich eines ersten Ventilabschnittes 33 umgibt. In der Ausführungsvariante gemäß Figur 2 ist der erste Ventilabschnitt 33 als Sitzventil beschaffen. Der erste Ventilabschnitt 33 umfasst eine Sitzfläche 35, die mit einer korrespondierenden Fläche des das Steuerventilglied 32 umgebenden Gehäuses zusammenwirkt. Hinter dem ersten Ventilabschnitt 33, bezogen auf die Schließrichtung des Einspritzventilgliedes 18 liegend, ist am Steuerventilglied 32 des 3/3 -Wege- Steuerventilgliedes 31 ein weiterer, zweiter Ventilabschnitt 36 ausgebildet, der als Schieberventilabschnitt beschaffen ist. Am zweiten Ventilabschnitt 36 des Steuerventilgliedes 32 sind Steuerkanten 37 ausgebildet, die mit gehäuseseitigen Steuerkanten 38 des das Steuerventilglied 32 umgebenden Gehäuses zusammenwirken. Ferner ist der zweite Ventilabschnitt 36 von einem zweiten hydraulischen Raum 39 umschlossen, von dem aus eine Steuerraumzulaufleitung 40 abzweigt, die in den das Einspritzventilglied 18 zumindest mittelbar beaufschlagenden Steuerraum 14 mündet.An inlet 41 extends from the high-pressure pump inlet 30 in the direction of the actuator 3, which can be embodied as a solenoid valve, to a first hydraulic chamber 34, which surrounds the control valve 32 of the 3/3-way control valve in the region of a first valve section 33. In the embodiment variant according to FIG. 2, the first valve section 33 is designed as a seat valve. The first valve section 33 comprises a seat surface 35 which interacts with a corresponding surface of the housing surrounding the control valve member 32. Behind the first valve section 33, in relation to the closing direction of the injection valve member 18, a further, second valve section 36, which is designed as a slide valve section, is formed on the control valve member 32 of the 3/3-way control valve member 31. On the second valve section 36 of the control valve member 32, control edges 37 are formed which cooperate with the control edges 38 of the housing of the housing surrounding the control valve member 32. Furthermore, the second valve section 36 is enclosed by a second hydraulic chamber 39, from which a control chamber inlet line 40 branches off, which opens into the control chamber 14, which acts at least indirectly on the injection valve member 18.
Unterhalb des zweiten Ventilabschnittes 36 am Steuerventilglied 32 befindet sich ein Kolbenabschnitt 43, der von einem dritten, niederdruckseitigen hydraulischen Raum 42 umschlossen ist. Die Stirnseite 44 des Kolbenabschnitts 43 kann beispielsweise unter Zwischenschaltung eines scheibenförmigen Elementes 45 von einem im Hohlraum 50 aufgenommenen ersten Federelement 48 beaufschlagt sein. Das erste Federelement 48 ist im Hohlraum 50 unterhalb des Steuerventilgliedes 32 im Injektorkörper 2 von einem weiteren, zweiten als Spiralfeder ausgebildeten Federelement 49 umschlossen, welches seinerseits einen innerhalb des Hohlraumes 50 des Injektorkörpers 2 bewegbar aufgenommenen Anschlag 46 beaufschlagt. Die obere Stirnseite des zweiten Federelementes 49 wird von einer Bundfläche 47 des bewegbar aufgenommenen Anschlages 46 übergriffen. In bevorzugter Ausgestaltungsform sind das erste Federelement 48, welches das Steuerventilglied 32 unmittelbar beaufschlagt sowie das den federnden Anschlag 46 beaufschlagende zweite Federelement 49 parallel geschaltet. Über die Dimensionierung des ersten Federelementes 48 und das den federnden Anschlag 46 beaufschlagende zweite Federelement 49 läßt sich der Aufbau eines Anfangseinspritzdruckes vorgeben. Dieser läßt sich durch eine entsprechende Bestromungsverstärkung des Federpakets 48 bzw. 49 aufgebrachte Vorspannkraft läßt sich zur Einstellung eines Anfangseinspritzdruckes entsprechend auslegen, wobei die durch das Federpaket 48 bzw. 49 aufgebrachte Vorspannkraft durch eine entsprechende Bestromung des als Magnetventil ausgebildeten Stellers 3 überwindbar ist. Im Unterschied zur aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsvariante eines Injektors 1 gemäß Figur 1 ist der Steuerraum 14 gemäß der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung einerseits durch eine Steuerraumzulaufleitung 40 mit dem zweiten hydraulischen Raum 39, der den zweiten Ventilabschnitt des Steuerventilgliedes 32 umschließt, verbunden; andererseits steht der druckentlastbare Steuerung 14 über eine Entlastungsleitung 52 mit dem Hohlraum 50 und im weiteren mit dem niederdruckseitigen dritten hydraulischen Raum 42 zur Druckentlastung in Verbindung.Below the second valve section 36 on the control valve member 32 there is a piston section 43 which is enclosed by a third hydraulic space 42 on the low-pressure side. The end face 44 of the piston section 43 can, for example, be acted upon by a first spring element 48 accommodated in the cavity 50 with the interposition of a disk-shaped element 45. The first spring element 48 is enclosed in the cavity 50 below the control valve member 32 in the injector body 2 by a further, second spring element 49 designed as a spiral spring, which in turn acts upon a stop 46 movably received within the cavity 50 of the injector body 2. The upper end face of the second spring element 49 is overlapped by a collar surface 47 of the movably received stop 46. In a preferred embodiment, the first spring element 48, which acts directly on the control valve member 32 and the second spring element 49 acting on the resilient stop 46, are connected in parallel. Via the dimensioning of the first spring element 48 and the second spring element 49 acting on the resilient stop 46, the build-up of an initial injection pressure can be specified. This can be designed by setting the initial injection pressure accordingly by increasing the energization of the spring assembly 48 or 49, whereby the preload applied by the spring assembly 48 or 49 can be overcome by appropriate energization of the actuator 3 designed as a solenoid valve. In contrast to the embodiment variant of an injector 1 according to FIG. 1 known from the prior art, the control chamber 14 according to the solution proposed according to the invention is connected on the one hand by a control chamber inlet line 40 to the second hydraulic chamber 39, which encloses the second valve section of the control valve member 32; on the other hand, the pressure relief controller 14 is connected via a relief line 52 to the cavity 50 and further to the third hydraulic space 42 on the low pressure side for pressure relief.
Figur 3.1 zeigt das erfindungsgemäß konfigurierte 3/2- Wege- Ventil in einer ersten Schaltstellung (Ventil offen).Figure 3.1 shows the 3/2-way valve configured according to the invention in a first switching position (valve open).
In Figur 3.1 ist die erste Schaltstellung 53 des Steuerventilgliedes 32 des 3/2-Wege- Steuerventiles 31 gemäß Figur 2 wiedergegeben. In diesem ersten Schaltzustand 53, d.h. im stromlosen Zustand des Stellers 3, sind der erste Ventilabschnitt 33 sowie der zweite Ventilabschnitt 36 durch die Wirkung des ersten Federelementes 48 in ihre Offenstellung gestellt. In diesem Zustand ist das Steuerveritilglied 32 vollständig geöffnet und der Kraftstoff wird über den ersten Ventilabschnitt 33 und dem zweiten Ventilabschnitt 36 abge- steuert. Der über den ersten hydraulischen Raum 34 eintretende Kraftstoff vom in Figur 3.1 nicht dargestellten Zulauf 41 tritt über den geöffneten Sitz 35 in den zweiten hydraulischen Raum 39 ein und strömt über die offenstehenden Steuerkanten 37 des zweiten Ventilabschnittes 36 und die gehäuseseitig vorgesehene Steuerkante 38 in den dritten hydraulischen Raum 42, d.h. auf die Niederdruckseite des Pumpe-Düse- Systems ab. In der Darstellung gemäß Figur 3.1 wird die Position des Steuerventilgliedes 32 in der ersten Schaltstellung 53 ausschließlich durch die Vorspannkraft des ersten im Hohlraum 50 aufgenommenen Federelementes 48 aufgebracht. Das zweite Federelement 49, welches den federnden Anschlag 46 innerhalb des Hohlraumes 50 beaufschlagt, ist inaktiv.The first switching position 53 of the control valve member 32 of the 3/2-way control valve 31 according to FIG. 2 is shown in FIG. 3.1. In this first switching state 53, i.e. in the de-energized state of the actuator 3, the first valve section 33 and the second valve section 36 are set into their open position by the action of the first spring element 48. In this state, the control valve member 32 is completely open and the fuel is diverted via the first valve section 33 and the second valve section 36. The fuel entering the first hydraulic chamber 34 from the inlet 41 (not shown in FIG. 3.1) enters the second hydraulic chamber 39 via the open seat 35 and flows into the third via the open control edges 37 of the second valve section 36 and the control edge 38 provided on the housing side hydraulic space 42, ie on the low pressure side of the unit injector system. In the illustration according to FIG. 3.1, the position of the control valve member 32 in the first switching position 53 is applied exclusively by the biasing force of the first spring element 48 received in the cavity 50. The second spring element 49, which acts on the resilient stop 46 within the cavity 50, is inactive.
Figur 3.2 das 3/3-Wege- Ventil in einer zweiten Schaltstellung (erster Ventilabschnitt offen und zweiter Ventilabschnitt gerade geschlossen).3.2 the 3/3-way valve in a second switching position (first valve section open and second valve section just closed).
In der mit Bezugszeichen 54 bezeichneten zweiten Schaltstellung des SteuerventilgliedesIn the second switching position of the control valve member designated by reference numeral 54
32 des 3/3 -Wege- Steuerventiles 31 ist der erste als Sitzventil ausgebildete Ventilabschnitt32 of the 3/3-way control valve 31 is the first valve section designed as a seat valve
33 noch offen, während der zweite, als Schieberventil ausgebildete Ventilabschnitt 36 gerade schließt, was durch den Kontakt der Steuerkante 37 mit der gehäuseseitig' ausgebildeten Steuerkante 38 angedeutet ist. In der zweiten Schaltstellung 54 baut sich aufgrund des Nerschliessens des niederdruckseitigen dritten hydraulischen Raumes 42 im zweiten hydraulischen Raum 39 Druck auf, der über die Steuerraumzuleitung 40 (vergleiche Darstel- lung gemäß Figur 2) den Steuerraum 14 beaufschlagt. Der sich im Steuerraum 14 in der zweiten Schaltstellung 54 aufbauende Druck hindert das Einspritzventilglied 18 am Öffnen, d.h. an einer Freigabe der Einspritzöffhungen 24 am brennraumseitigen Ende des Einspritzventils 25.33 still open, while the second, formed as a valve slide valve section 36 is closing, which is indicated by the contact of the control edge 37 to the housing side 'control edge formed 38th In the second switching position 54, pressure is built up in the second hydraulic chamber 39 due to the closing of the third hydraulic chamber 42 on the low-pressure side, which pressure is supplied via the control chamber supply line 40 (cf. tion according to Figure 2) acts on the control room 14. The pressure building up in the control chamber 14 in the second switching position 54 prevents the injection valve member 18 from opening, that is, from releasing the injection openings 24 at the end of the injection valve 25 on the combustion chamber side.
In der zweiten Schaltstellung 54 des Steuerventilgliedes 32 des 3/2-Wege-Steuerventiles ist der als Tauchanker 5, 51 konfigurierte Teil des Stellers 3 durch einen kleinen Strom be- stromt und die Position des Steuerventilgliedes 32 durch den federnd ausgebildeten Anschlag 46, welcher im Hohlraum 50 unterhalb des Steuerventilgliedes 32 angeordnet ist, definiert. Die Position des federnden Anschlages 46 ist ihrerseits von der Dimensionierung des die Anschlagkante 47 beaufschlagenden zweiten Federelementes 49 innerhalb des Hohlraums 50 abhängig. In dieser zweiten Schaltstellung 54 kommt es entsprechend der Auslegung des federnden Anschlages 46, d.h. von dessen Position innerhalb des Injektorgehäuses 2 zum Aufbau eines gewünschten Anfangseinspritzdruckes.In the second switching position 54 of the control valve member 32 of the 3/2-way control valve, the part of the actuator 3 configured as plunger armature 5, 51 is energized by a small current and the position of the control valve member 32 by the resilient stop 46, which in the Cavity 50 is arranged below the control valve member 32, defined. The position of the resilient stop 46 is in turn dependent on the dimensioning of the second spring element 49 acting on the stop edge 47 within the cavity 50. In this second switching position 54, according to the design of the resilient stop 46, i. from its position within the injector housing 2 to build up a desired initial injection pressure.
Figur 3.3 zeigt das 3/3 -Wege- Ventil in einer dritten Schaltstellung, erster und zweiter Ventilabschnitt geschlossen.Figure 3.3 shows the 3/3-way valve in a third switching position, the first and second valve sections closed.
Die dritte, mit Bezugszeichen 55 gekennzeichnete Schaltstellung des Steuerventilgliedes 32 des 3/3-Wege-Steuerventiles 31 wird erreicht, wenn ausgehend von der in Figur 3.2 dargestellten zweiten Schaltstellung 54 des Steuerventilgliedes 32 eine weitere Bestromung des Stellers 3 bzw. der Magnetspule 5 der Tauchankeranordnung 5, 51 im Kopfbereich des Steuerventilgliedes 32 vorgenommen wird. Weitere Bestromung der Tauchankeranordnung 5, 51 fahrt auch der erste Ventilabschnitt 33 des Steuerventilgliedes 32 in seine Schließstellung, d.h. der Druckaufbau vom ersten hydraulischen Raum 34 über die Steuerraumzuleitung 40 in den Steuerraum 14 wird beendet. Bei weiterer Bestromung der Tauchankeranordnung 5, 51 im Kopfbereich des Steuerventilgliedes 32 zum Erreichen einer dritten Schaltstellung 55 wird bei Erreichen der Sitzfläche 35 des ersten Ventilabschnittes 33 der als Schieberventil konfigurierte zweite Ventilabschnitt 36 in einer stärkere Überdeckung- der Steuerkanten 37 bzw. 38. In der dritten Schaltstellung 55 gemäß der Darstellung in Figur 3.3 des Steuerventilgliedes 32 ist der Druckaufbau in den Steuerraum 14 der das Einspritzventilglied 18 zumindest mittelbar beaufschlagt unterbrochen; in der dritten Schaltstellung 55 erfolgt eine Druckentlastung des Steuerraumes 14 über die Entlastungsleitung 52 (vergleiche Darstellung gemäß Figur 2) in den Hohlraum 50 bzw. den dritten hydraulischen Raum 42, d.h. zur Niederdruckseite des Pump-Düsen-Systems.The third switching position of the control valve member 32 of the 3/3-way control valve 31, identified by reference numeral 55, is achieved if, starting from the second switching position 54 of the control valve member 32 shown in FIG. 3.2, further energization of the actuator 3 or the solenoid coil 5 of the plunger armature arrangement is achieved 5, 51 is made in the head region of the control valve member 32. Further energization of the plunger armature arrangement 5, 51 also moves the first valve section 33 of the control valve member 32 into its closed position, i.e. the pressure build-up from the first hydraulic space 34 via the control space feed line 40 into the control space 14 is ended. When the plunger armature arrangement 5, 51 is energized further in the head region of the control valve member 32 to reach a third switching position 55, when the seat surface 35 of the first valve section 33 is reached, the second valve section 36 configured as a slide valve is covered to a greater extent by the control edges 37 and 38 respectively third switching position 55 as shown in FIG. 3.3 of the control valve member 32, the pressure build-up in the control chamber 14, which acts on the injection valve member 18 at least indirectly, is interrupted; In the third switching position 55, the pressure in the control chamber 14 is relieved via the relief line 52 (see illustration according to FIG. 2) into the cavity 50 or the third hydraulic chamber 42, i.e. to the low pressure side of the pump nozzle system.
Das Ende einer Einspritzphase, sei es eine Voreinspritzung, eine Haupteinspritzung oder eine Nacheinspritzung, wird dadurch erreicht, dass das Steuerventilglied 32 des 3/2- Wege- Steuerventiles 31 seine zweite Schaltstellung 54 wieder einnimmt und sich eine Druckerhöhung innerhalb des Steuerraumes 14 durch Druckaufbau im zweiten hydraulischen Raum 39 über die Steuerraumzuleitung 40 einstellt. Bei Druckerhöhung innerhalb des Steuerraumes 4, 14 fahrt das Einspritzventilglied 18 wieder in seine Schließstellung. Anschließend wird in die in Figur 3.1 dargestellte erste Schaltstellung 53 geschaltet, wodurch eine Entlastung des Hochdrucksystem.es eintritt, da beide Ventilabschnitte 33 bzw. 36 des Steuerventilgliedes 32 ihre Offenstellung einnehmen. Mehrmalige Ansteuerungen des Stellers 3 können zur Realisierung von Vor- und Nacheinspritzphasen vorgenommen werden.The end of an injection phase, be it a pre-injection, a main injection or a post-injection, is achieved in that the control valve member 32 of the 3/2-way Control valve 31 resumes its second switching position 54 and a pressure increase within the control chamber 14 occurs due to pressure build-up in the second hydraulic chamber 39 via the control chamber feed line 40. When the pressure inside the control chamber 4, 14 increases, the injection valve member 18 moves back into its closed position. Then the first switching position 53 shown in FIG. 3.1 is switched, which relieves the high pressure system, since both valve sections 33 and 36 of the control valve member 32 assume their open position. Multiple actuations of the actuator 3 can be carried out to implement pre-and post-injection phases.
Neben dem Einsatz an Pumpe-Leitung-Düse (UPS)-Systemen kann die erfmdungsgemäß vorgeschlagene Lösung auch an Pumpe-Düse-Einheiten (UIS) eingesetzt werden. Bei diesen, jedoch hier zeichnerisch nicht dargestellten Einspritzsystemen, ist anstelle einer Leitungsverbindung - wie beim Pumpe-Düse-System (UlS-System) - nur eine kurze Verbindungsbohrung zwischen der Hochdruckpumpe und dem Einspritzventil vorhanden. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung mittels eines zwei hintereinander geschaltete Ventilabschnitte 33, 36 aufweisenden Steuerventilgliedes 32 läßt sich daher problemlos auch auf ein UlS-System übertragen.In addition to use on pump-line-nozzle (UPS) systems, the solution proposed according to the invention can also be used on pump-nozzle units (UIS). In these injection systems, which are not shown here in the drawing, instead of a line connection, as in the case of the pump-nozzle system (UlS system), there is only a short connection hole between the high-pressure pump and the injection valve. The solution proposed according to the invention by means of a control valve member 32 having two valve sections 33, 36 connected in series can therefore also be easily transferred to an UlS system.
Der Darstellung gemäß Figur 4 sind die in Abhängigkeit vom Nockenwellenwinkel aufgetragenen Verläufe von Pumpendruck, Magnetventükraft, Magnetventilhub und Hubweg des Anschlages 46 entnehmbar.The diagram according to FIG. 4 shows the curves of pump pressure, solenoid valve force, solenoid valve stroke and stroke of the stop 46, which are plotted as a function of the camshaft angle.
In der Darstellung gemäß Figur 4 ist der Pumpendruckverlauf mit Bezugszeichen 60 identifiziert. Der Pumpendruck erreicht sein Maximum 61 gegen Ende der Einspritzung. Der Pumpendruckverlauf 60 ist durch eine im wesentlichen linear verlaufende Druckanstiegsflanke 62 gekennzeichnet. Mit Bezugszeichen 63 ist in punktierter Wiedergabe der Hubverlauf des Steuerventilgliedes 32 wiedergegeben, welches abhängig von der Magnetkraft entweder ein erstes Hubniveau 64 - beispielsweise zur Drucksteigerung - einnimmt oder bei weiter erhöhter Magnetkraft ein zweites Hubniveau 65 einnimmt. Die dem ersten Hubniveau 64 entsprechende Magnetventilkraft 66 verharrt auf einem ersten Niveau 67 (beispielsweise 50 Newton), solange die Drucksteigerung ohne Einspritzung andauert. Bei einer stärkeren Bestromung des als Magnetventil ausgebildeten Stellers 3 stellt sich ein zweites Magnetkraftniveau 68 ein, welches zu einem zweiten Hubniveau 65 des Steuerventilgliedes 32 korrespondiert. Mit Bezugszeichen 69 ist der Weg des verfahrbaren Anschlages 46, der durch das zweite Federelement 49 an seinem Bund 47 beaufschlagt ist, dargestellt. Der Darstellung gemäß Figur 5 sind die in Abhängigkeit vom Nockenwellenwinkel aufgetragenen Verläufe von Düsendruck, Düsennadelhύb, Steuerraumdruck und Einspritzrate entnehmbar. Der Verlauf des eingespritzten Volumens 70 ist durch einen linearen Anstieg 71 entsprechend des Hubweges 72 des Einspritzventilgliedes 18 gekennzeichnet. Nach Erreichen der Schließstellung des Einspritzventilgliedes 18 und einem demzufolge sich einstellenden Verschliessen der Einspritzöffhungen 24 am brennraumseitigen Ende des Pumpe-Düse-Systems, geht das eingespritzte Volumen in einen konstanten Verlauf, hier dargestellt durch eine Gerade, über. Mit steigendem Nockenwellenwinkel steigt der Druck 73 am Einspritzventilglied 18 stetig an, um sein Maximum gegen Ende der Einspritzung, d.h. kurz vor Schließen des Einspritzventilgliedes 18 in seine Sitzfläche zum Verschliessen der Einspritzöffhungen 24, zu erreichen. Die Anstiegsphase des Einspritzdruckes ist durch den ansteigenden Pfeil 75 gekennzeichnet. Parallel mit dem Anstieg des Einspritzdruckes am Einspritzventilglied 18 steigt mit steigendem Nockenwellenwinkel zunächst der Steuerraumdruck 76, der hingegen bei Druckentlastung des Steuerraumes 14 durch Öffnen der Entlastungsleitung 52 zu einem Druckabfall 77 dort führt, was eine Öffnungsbewegung 78 des Einspritzventilgliedes 18 zur Folge hat. Bei einem sich einstellenden Druckaufbau 79 innerhalb des Steuerraumes 14 durch Beaufschlagung des Steuerraumes 14 über die Steuer- raumzulaufleitung 40 (vergleiche Darstellung gemäß Figur 2) stellt sich hingegen die mit Bezugszeichen 80 gekennzeichnete Schließbewegung des Einspritzventilgliedes 18 ein. In the illustration according to FIG. 4, the pump pressure curve is identified with reference number 60. The pump pressure reaches its maximum 61 towards the end of the injection. The pump pressure curve 60 is characterized by an essentially linear pressure rising edge 62. With reference numeral 63, the stroke curve of the control valve member 32 is shown in dotted representation, which depending on the magnetic force either assumes a first stroke level 64 - for example to increase pressure - or assumes a second stroke level 65 if the magnetic force is further increased. The solenoid valve force 66 corresponding to the first stroke level 64 remains at a first level 67 (for example 50 Newtons) as long as the pressure increase continues without injection. When the actuator 3, which is designed as a solenoid valve, is energized more intensely, a second magnetic force level 68 is set, which corresponds to a second stroke level 65 of the control valve member 32. The path of the movable stop 46, which is acted upon by the second spring element 49 on its collar 47, is represented by reference numeral 69. 5 shows the curves of nozzle pressure, nozzle needle lift, control chamber pressure and injection rate, which are plotted as a function of the camshaft angle. The course of the injected volume 70 is characterized by a linear increase 71 corresponding to the stroke 72 of the injection valve member 18. After the injection valve member 18 has reached the closed position and the injection openings 24 have consequently closed at the end of the pump-nozzle system on the combustion chamber side, the injected volume changes to a constant profile, shown here by a straight line. As the camshaft angle increases, the pressure 73 at the injection valve member 18 rises steadily in order to reach its maximum towards the end of the injection, ie shortly before the injection valve member 18 closes in its seat for closing the injection openings 24. The rising phase of the injection pressure is indicated by the rising arrow 75. In parallel with the increase in the injection pressure at the injection valve member 18, the control chamber pressure 76 initially increases with increasing camshaft angle, which on the other hand leads to a pressure drop 77 there when the pressure in the control chamber 14 is released by opening the relief line 52, which results in an opening movement 78 of the injection valve member 18. On the other hand, when the pressure 79 builds up within the control chamber 14 by acting on the control chamber 14 via the control chamber inlet line 40 (see illustration according to FIG. 2), the closing movement of the injection valve member 18 identified by reference numeral 80 occurs.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Injektor1 injector
2 Injektorkörper2 injector bodies
3 Steller3 digits
4 Anschlüsse4 connections
5 Magnetspule5 solenoid
6 Ankeranordnung6 anchor arrangement
6.1 Ankerplatte6.1 anchor plate
6.2 Ankerstift6.2 anchor pin
7 Magnethülse7 magnetic sleeve
8 Spannmutter8 clamping nut
9 Ventil9 valve
10 Ventilglied10 valve member
11 Hochdruckzulauf11 high pressure inlet
12 -Ringraum12 -ring space
13 Zulaufsteuerung13 Inlet control
14 Steuerraum14 control room
15 Druckstange15 push rod
16 Schließfeder16 closing spring
17 Druckstücke17 pressure pieces
18 Einspritzventilglied18 injection valve member
19 Scheibe19 disc
20 Stift20 pen
21 Düsenspannmutter21 nozzle clamping nut
22 Düsenraum22 nozzle area
23 Zulauf23 inflow
24 Einspritzöffnung24 injection opening
25 Einspritzventilglied25 injection valve member
30 Hochdruckpumpenzulauf30 high pressure pump inlet
31 3/2-Steuer-Ventil31 3/2 control valve
32 Steuerventilglied32 control valve member
33 erster Ventilabschnitt33 first valve section
34 erster hydraulischer Raum34 first hydraulic room
35 Sitzfläche35 seat
36 zweiter Ventilabschntit36 second valve section
37 Steuerkante gehäuseseitige Steuerkante zweiter hydraulischer Raum Steuerraumzulaufleitung Zulauf erster hydraulischer Raum dritter hydraulischer Raum (Niederdruckseite) Kolbenabschnitt Stirnfläche Scheibe federnder Anschlag Bund erstes Federelement zweites Federelement Steuerraum Aufhahmestück Entlastungsleitung Schaltstellung 1 Schaltstellung 2 Schaltstellung 337 control edge Control edge on the housing side of the second hydraulic chamber Control chamber inlet line Inlet of the first hydraulic chamber third hydraulic chamber (low pressure side) Piston section of the end face Washer, resilient stop Collar First spring element Second spring element of the control chamber Mounting piece Relief line Switch position 1 Switch position 2 Switch position 3
Pumpendruckverlauf Pumpenspitzendruck Druckanstiegsflanke Hubverlauf Steuerventilglied erstes Hubniveau zweites Hubniveau Magnetkraftverlauf erstes Magnetl raftniveau (50 Newton) zweites Magnetlcraftniveau (85 Newton) Hubweganschlagplatte Einspritzratenverlauf linearer Anstieg Einspritzrate Hubweg Einspritzventil Düsendruck Maximaldrack Anstiegsphase Verlauf Steuerraumdruck Druckabfall Steuerraum Offiiungsbewegung Einspritzventilglied 18 79 Druckanstieg Steuerraum 14Pump pressure curve Pump peak pressure Pressure rise flank Stroke curve of control valve element first stroke level Second stroke level Magnetic force curve first magnetic force level (50 Newton) second magnetcraft level (85 Newton) Stroke stop plate Injection rate curve, linear rise Injection rate Stroke path, injection valve Nozzle pressure, maximum pressure, rise phase, course of control chamber pressure, pressure drop in control chamber, opening movement, injection valve 79 Pressure increase in control room 14
80 Schließbewegung Einspritzventilglied 18 80 closing movement of injection valve member 18

Claims

Patentansprüche claims
1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Kraftstoffpumpe für jeden Zylinder der Brer-nkraftmaschine, die einen in einer Hubbewegung angetretenen Pumpenkolben enthält, der einen Pumpenarbeitsraum begrenzt, dem Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter zugeführt wird und mit einem Kraftstoffeinspritzventil (25), welches einen mit der Kraftstoffpumpe (13) verbundenen Druckraum (22) und ein Einspritzventilglied (18) aufweist, durch das zumindest eine Einspritzöffhung (24) gesteuert wird und das durch den im Druckraum (22) herrschenden Druck entgegen einer Schließkraft in Öffnungsrichtung zur Freigabe der mindestens einen Einspritzöffhung (24) bewegbar ist und das Einspritzventilglied (18) zumindest mittelbar von einem in einen Steuerraum (14) anstehenden Druck in Schließrichtung beaufschlagt ist, welcher über ein mittels eines Stellers (3) betätigbares Steuerventil (31) druckentlastbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (31) ein Steuerventilglied (32) mit einem ersten Ventilabschnitt (33) und einem zweiten Ventilabschnitt (36) umfasst, die jeweils von hydraulischen Räumen (34, 39) umschlossen sind, von denen der erste hydraulische Raum (34) mit dem Hochdruckzulauf (30) verbunden ist und über den zweiten hydraulischen Raum (39) der Steuerraum (14) druckbeaufschlagbar ist.1. A fuel injector for internal combustion engines with a fuel pump for each cylinder of the internal combustion engine, which contains a pump piston which begins in a stroke movement and which delimits a pump working space, to which fuel is supplied from a fuel reservoir and with a fuel injection valve (25), which is connected to the fuel pump (13) connected pressure chamber (22) and an injection valve member (18), through which at least one injection opening (24) is controlled and which, due to the pressure prevailing in the pressure chamber (22) against a closing force in the opening direction to release the at least one injection opening (24 ) is movable and the injection valve member (18) is acted upon at least indirectly by a pressure in a control chamber (14) in the closing direction, which pressure can be relieved via a control valve (31) which can be actuated by an actuator (3), characterized in that the control valve ( 31) an S Control valve member (32) having a first valve section (33) and a second valve section (36), each of which is surrounded by hydraulic spaces (34, 39), of which the first hydraulic space (34) is connected to the high pressure inlet (30) and the control chamber (14) can be pressurized via the second hydraulic chamber (39).
2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ventilabschnitt (33) und der zweite Ventilabschnitt (36) in Öffnungsrichtung des Einspritzventilglieds (18) hintereinander geschaltet sind.2. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that the first valve section (33) and the second valve section (36) are connected in series in the opening direction of the injection valve member (18).
3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch- gekennzeichnet, dass das Steuerventilglied (32) einen Kolbenabschnitt (43) aufweist, dessen dem Steller (3) abgewandte Stirnfläche (44) durch Federelemente (48, 49) beaufschlagt ist.3. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that the control valve member (32) has a piston section (43), the end face (44) facing away from the actuator (3) is acted upon by spring elements (48, 49).
4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (48, 49) parallel geschaltet sind.4. Fuel injection device according to claim 3, characterized in that the spring elements (48, 49) are connected in parallel.
5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (48) auf den Kolbenabschnitt (43) des Steuerventilgliedes (32) einwirkt und das zweite Federelement (49) von einem innerhalb eines Hohlraumes (50) bewegbaren Anschlag (46) umgeben ist. 5. A fuel injection device according to claim, characterized in that the first spring element (48) acts on the piston section (43) of the control valve member (32) and the second spring element (49) is surrounded by a stop (46) movable within a cavity (50) ,
6. -Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventilglied (32) eine Tauchankeranordnung (5, 51) umfasst, die mit dem Steller (3) zusammenwirkt.6. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that the control valve member (32) comprises an immersion armature arrangement (5, 51) which cooperates with the actuator (3).
7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Steuerventilglied (32) eine flach bauende Ankerplatte (6.1) aufgenommen ist, die mit einer Magnetspule (5) des Stellers (3) zusammenwirkt.7. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that on the control valve member (32) a flat armature plate (6.1) is received, which cooperates with a magnetic coil (5) of the actuator (3).
8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steller (3) als Piezoaktor ausgebildet ist.8. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that the actuator (3) is designed as a piezo actuator.
9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ventilabschnitt (33) als Sitzventil ausgebildet ist, über dessen ersten hydraulischen Raum (34) ein zweiter hydraulischer Raum (39) des Steuerventilgliedes (32) druckbeaufschlagbar ist.9. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that the first valve section (33) is designed as a seat valve, via the first hydraulic space (34), a second hydraulic space (39) of the control valve member (32) can be pressurized.
10. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ventilabschnitt (36) als Schieberventil ausgebildet ist, über dessen zweiten hydraulischen Raum (39) der Steuerraum (14) druckbeaufschlagbar oder Kraftstoff in einen niederdruckseitigen dritten hydraulischen Raum (42) absteuerbar ist.10. The fuel injection device according to claim 1, characterized in that the second valve section (36) is designed as a slide valve, via the second hydraulic chamber (39) of which the control chamber (14) can be pressurized or fuel can be deflected into a low-pressure-side third hydraulic chamber (42).
11. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Schaltstellung (53) des Steuerventilgliedes (32) der erste Ventilabschnitt (33) und der zweite Ventilabschnitt (36) ihre Offenstellungen einnehmen und sich das Einspritzventilglied (18) in seiner Offenstellung befindet.11. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that in a first switching position (53) of the control valve member (32), the first valve section (33) and the second valve section (36) assume their open positions and the injection valve member (18) is in its open position ,
12. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zweiten Schaltstellung (54) des Steuerventilgliedes (32) der erste Ventilabschnitt (33) seine Offenstellung und der zweite Ventilabschnitt (36) seine Schließstellung einnehmen und ein Druckanstieg im Steuerraum (14) erfolgt.12. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that in a second switching position (54) of the control valve member (32) the first valve section (33) occupy its open position and the second valve section (36) its closed position and a pressure increase in the control chamber (14) takes place ,
13. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer dritten Schaltstellung (55) des Steuerventilgliedes (32) der erste Ventilabschnitt (33) seine Schließstellung und der zweite Ventilabschnitt (36) seine Schließstellung einnehmen und der Steuerraum (14) über eine Entlastungsleitung (52) druckentlastbar ist. 13. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that in a third switching position (55) of the control valve member (32) the first valve section (33) occupy its closed position and the second valve section (36) its closed position and the control chamber (14) via a relief line (52) can be relieved of pressure.
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WO (1) WO2003078825A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4003770B2 (en) * 2004-10-01 2007-11-07 トヨタ自動車株式会社 Fuel injection device
DE102005033634A1 (en) * 2005-07-19 2007-01-25 Robert Bosch Gmbh High-pressure fuel pump for a fuel injection system of an internal combustion engine
US8443780B2 (en) 2010-06-01 2013-05-21 Caterpillar Inc. Low leakage cam assisted common rail fuel system, fuel injector, and operating method therefor
DE102017116367A1 (en) * 2017-07-20 2019-01-24 Liebherr-Components Deggendorf Gmbh Device for controlling an injector

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4465231A (en) * 1982-03-29 1984-08-14 Deere & Company Control device and method for activating a fuel injector nozzle
US5299919A (en) * 1991-11-01 1994-04-05 Paul Marius A Fuel injector system
DE4236882C1 (en) * 1992-10-31 1994-04-21 Daimler Benz Ag IC engine fuel injection system with high pump pressure - uses electromagnetically operated three=way valve in fuel path to each fuel injection jet.
GB9616521D0 (en) * 1996-08-06 1996-09-25 Lucas Ind Plc Injector
DE29708369U1 (en) * 1997-05-09 1997-07-10 FEV Motorentechnik GmbH & Co. KG, 52078 Aachen Controllable injection valve for fuel injection on internal combustion engines
DE19729844A1 (en) * 1997-07-11 1999-01-14 Bosch Gmbh Robert Fuel injector
US5927614A (en) * 1997-08-22 1999-07-27 Touvelle; Matthew S. Modular control valve for a fuel injector having magnetic isolation features
US5897058A (en) * 1997-09-25 1999-04-27 Caterpillar Inc. High pressure metal to metal sealing land in a control valve for a fuel injector
US5915624A (en) * 1997-11-03 1999-06-29 Caterpillar Inc. Fuel injector utilizing a biarmature solenoid
DE19941709A1 (en) * 1999-09-02 2001-03-15 Bosch Gmbh Robert Built control valve for an injector of a fuel injection system for internal combustion engines
DE19951004A1 (en) * 1999-10-22 2001-04-26 Bosch Gmbh Robert Hydraulic regulator esp. for fuel injector for motor vehicles has hydraulic converter between actor and valve member, to reverse actor movement
DE19956598A1 (en) * 1999-11-25 2001-06-13 Bosch Gmbh Robert Valve for controlling liquids
DE10012552A1 (en) * 2000-03-15 2001-09-27 Bosch Gmbh Robert Injector device for internal combustion engine; has high pressure line opening into control chamber of nozzle needle and two control valves connected to low pressure areas on discharge side
DE10062896B4 (en) * 2000-12-16 2009-12-17 Robert Bosch Gmbh Fuel injection device for an internal combustion engine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO03078825A1 *

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