DE10158588C1

DE10158588C1 - Fuel injection device comprises a housing, a recess formed in the housing, a valve element arranged in the recess, a sleeve surrounding the end section of the valve element in a fluid-tight manner, and a hydraulic control arm

Info

Publication number: DE10158588C1
Application number: DE2001158588
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2003-05-22
Anticipated expiration: 2021-11-30

Abstract

Fuel injection device comprises a housing (30), a recess (36) formed in the housing, a valve element (38) arranged in the recess, a sleeve (62) surrounding the end section (58) of the valve element in a fluid-tight manner, and a hydraulic control arm (82). A section (34) of the housing has a spring section (70) which can be plastically deformed by the sleeve. An Independent claim is also included for a fuel system containing the fuel injection device. Preferred Features: The spring section comprises a spring ring with its outer edge deformed on the section (34) of the housing. The spring ring is formed as a thin-walled metal membrane.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft zunächst eine Kraftstoff- Einspritzvorrichtung, insbesondere einen Injektor für Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung, mit einem Gehäuse, mit einer in dem Gehäuse in dessen Längsrichtung vorhandenen Ausnehmung, mit einem Ventilelement, welches in der Ausnehmung angeordnet ist, mit einer Hülse, welche einen Endabschnitt des Ventilelements fluiddicht umgibt und von einer Beaufschlagungseinrichtung gegen einen Abschnitt des Gehäuses beaufschlagt wird, und mit einem hydraulischen Steuerraum, welcher von dem Endabschnitt des Ventilelements und der Hülse begrenzt wird.The invention first relates to a fuel Injection device, in particular an injector for Direct injection internal combustion engines, with a housing, with one existing in the housing in its longitudinal direction Recess, with a valve element which is in the recess is arranged with a sleeve which an end portion of the Valve element surrounds fluid-tight and by one Acting device against a section of the housing is applied, and with a hydraulic control room, which of the end portion of the valve element and the sleeve is limited.

Eine derartige Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist aus der US 5 842 640 A bekannt. Bei ihr handelt es sich um einen Common- Rail-Injektor. Ein Steuerraum dieses Common-Rail-Injektors wird durch eine axiale Endfläche einer Ventilnadel begrenzt. Radial wird der Steuerraum durch ein Hülsenteil begrenzt. Auf der der Ventilnadel gegenüberliegenden Seite wird der Steuerraum durch ein Gehäuseteil begrenzt, in dem ein Ablaufkanal vorhanden ist. Der Ablaufkanal ist über ein Steuerventil mit einem Niederdruckbereich verbundenSuch a fuel injection device is known from US Pat. No. 5,842,640 known. It is a common Rail injector. A control room of this common rail injector is limited by an axial end face of a valve needle. The control chamber is radially delimited by a sleeve part. On the side opposite the valve needle becomes the Control room limited by a housing part in which a Drain channel is available. The drain channel is over a Control valve connected to a low pressure area

Zwischen dem Hülsenteil und einem ringförmigen Absatz der Ventilnadel ist eine Druckfeder verspannt. Durch diese wird einerseits die Ventilnadel gegen einen Ventilsitz im Bereich des Einspritz-Endes des Gehäuses beaufschlagt, und andererseits wird das Hülsenteil gegen das Gehäuseteil beaufschlagt. Um die Ventilnadel von ihrem Ventilsitz im Bereich des Einspritz-Endes abzuheben, wird der Druck im Steuerraum abgesenkt. An einer Druckfläche der Ventilnadel, deren hydraulische Kraftresultierende entgegengesetzt zur Kraftresultierenden der axialen Endfläche der Ventilnadel ist, liegt weiterhin der normale Hochdruck an. Bei einer ausreichenden Druckdifferenz wird die Schließkraft der Druckfeder überwunden, so dass sich die Ventilnadel bewegt.Between the sleeve part and an annular shoulder of the The valve needle is tensioned by a compression spring. Through this on the one hand the valve needle against a valve seat in the area of the injection end of the housing, and on the other hand, the sleeve part against the housing part applied. To remove the valve needle from its valve seat in the To lift off the area of the injection end, the pressure in the Control room lowered. On a pressure surface of the valve needle, the resultant hydraulic force opposite to Force resultant of the axial end face of the valve needle, the normal high pressure is still present. At a sufficient pressure difference, the closing force of the Compression spring overcome so that the valve needle moves.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Fertigungseinflüsse auf das Öffnungsverhalten der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zu vermindern.The object of the present invention is manufacturing influences on the opening behavior of the fuel injector to diminish.

Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Abschnitt des Gehäuses, gegen den die Hülse beaufschlagt wird, einen scheibenförmigen Federabschnitt umfasst, welcher aufgrund der Beaufschlagung durch die Hülse elastisch verformt werden kann.This task is accomplished with a fuel injector of the type mentioned in that the section of the housing against which the sleeve is loaded, one disc-shaped spring section, which due to the Exposure through the sleeve can be deformed elastically.

Advantages of the invention

Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung bleibt unabhängig von Fertigungstoleranzen die Abdichtung zwischen der Hülse und dem Abschnitt des Gehäuses, gegen den die Hülse beaufschlagt wird, gewährleistet. Der Einfluss der Fertigungstoleranzen auf die von einem Exemplar zum anderen bei an sich gleicher Ansteuerung abgegebene Kraftstoffmenge wird hierdurch reduziert.In the fuel injection device according to the invention the seal remains independent of manufacturing tolerances between the sleeve and the portion of the housing against which the sleeve is loaded, guaranteed. The influence of Manufacturing tolerances from one specimen to another with the same control The amount of fuel dispensed is thereby reduced.

Dabei wurde erfindungsgemäß erkannt, dass Undichtigkeiten zwischen der Hülse und dem Abschnitt des Gehäuses äquivalent sind zu einem vergrößerten Querschnitt der Zulauf-Drossel. Bei einer vorhandenen Undichtigkeit zwischen der Hülse und dem Abschnitt des Gehäuses kann daher bei einem eingeleiteten Druckabfall im Steuerraum der Kraftstoff schneller als gewünscht in den Steuerraum nachströmen, so dass der Druck im Steuerraum zu schnell wieder ansteigt. Dies führt zu einem vorzeitigen Schließen des Ventilelements und zu einer geringeren abgegebenen Kraftstoffmenge als gewünscht. Eine derartige Undichtigkeit zwischen der Hülse und dem von der Hülse beaufschlagten Abschnitt des Gehäuses wird bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung vermieden.It was recognized according to the invention that leaks between the sleeve and the section of the housing are equivalent to an enlarged cross section of the Inlet throttle. If there is a leak can between the sleeve and the portion of the housing therefore in the event of an initiated pressure drop in the control room Fuel faster than desired into the control room flow so that the pressure in the control room is too fast rises again. This leads to an early closure of the valve element and delivered to a lower Amount of fuel as desired. Such a leak between the sleeve and the one loaded by the sleeve Section of the housing is used in the invention Avoid fuel injector.

Dies erfolgt dadurch, dass der Abschnitt des Gehäuses, gegen den die Hülse beaufschlagt wird, nicht mehr absolut starr ist, sondern über eine solche Feder-Elastizität verfügt, dass er sich beispielsweise an eine Schräglage der Längsachse der Hülse gegenüber der Längsachse der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung in einem gewissen Umfang anpassen kann. Durch die Elastizität des Federabschnitts können aber auch beispielsweise Fertigungsungenauigkeiten an der Ringkante der Hülse, welche an dem Federabschnitt anliegt, in einem gewissen Umfange ausgeglichen werden.This is done because the section of the housing, against which the sleeve is applied, no longer absolutely is rigid, but about such spring elasticity decreed that, for example, it is inclined Longitudinal axis of the sleeve with respect to the longitudinal axis of the Fuel injector to a certain extent can adjust. Due to the elasticity of the spring section can also, for example, manufacturing inaccuracies on the ring edge of the sleeve, which on the spring section is to be compensated to a certain extent.

Die verbesserte Abdichtung des Steuerraums wird bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung dabei ohne ungünstige Beeinflussung der auf das Ventilelement wirkenden Schließkraft erreicht. Die optimale Abdichtung zwischen der Hülse und dem Abschnitt des Gehäuses ermöglicht einen präzisen und reproduzierbaren Druckverlauf im Steuerraum. Dies wiederum ermöglicht ein präzises Öffnen und Schließen der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung. The improved sealing of the control room is at fuel injection device according to the invention without adversely affecting the valve element effective closing force reached. The optimal seal between the sleeve and the section of the housing enables a precise and reproducible printing process in the control room. This in turn enables precise opening and closing the fuel injector.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are in Subclaims specified.

In einer ersten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Federabschnitt einen scheibenförmigen Federring umfasst. Ein solcher Federring ist sehr preiswert herzustellen und kann leicht auch in übliche Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen integriert werden, ohne dass dort größere Änderungen oder Umkonstruktionen erforderlich sind.In a first further training it is proposed that the Spring section comprises a disc-shaped spring ring. On such a spring ring is very inexpensive to manufacture and can easily in common fuel injectors be integrated without major changes or Redesigns are required.

Dabei wird besonders bevorzugt, wenn der Federring mit mit seinem radial äußeren Rand an den Abschnitt des Gehäuses angeformt ist. Eine derartige Zwischenscheibe ist bei üblichen Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen ohnehin vorhanden, um die in dem Gehäuse in dessen Längsrichtung vorhandene Ausnehmung zu verschließen. Die Einstückigkeit des Federrings mit dieser Zwischenscheibe erleichtert den Zusammenbau der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung und erhöht die Stabilität des Federrings.It is particularly preferred if the spring ring with its radially outer edge to the section of the housing is molded. Such an washer is common Fuel injectors are present anyway to get the in to the housing in the longitudinal direction existing recess close. The unity of the spring washer with this Spacer facilitates the assembly of the fuel Injector and increases the stability of the spring ring.

Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass der Federring einen Halteabschnitt aufweist, welcher zwischen zwei Gehäuseabschnitten verklemmt ist. Beispielsweise kann der Halteabschnitt zwischen der Zwischenscheibe und einem Düsenkörper des Gehäuses der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung verklemmt werden. Die entsprechenden Teile sind einfach und preiswert herstellbar.Alternatively, it is also possible for the spring ring has a holding section which between two Housing sections is jammed. For example, the Holding section between the washer and a Nozzle body of the fuel injector housing be jammed. The corresponding parts are simple and inexpensive to manufacture.

In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist es möglich, dass der Federring als dünnwandige Metallmembran ausgebildet ist. Eine solche Metallmembran ist zum einen verschleißunempfindlich, verfügt über die notwendige Steifigkeit, um auch hohe Beaufschlagungskräfte durch die Hülse aufnehmen zu können, und ist alterungsbeständig. In an advantageous embodiment of the invention It is possible that the fuel injector Spring ring is designed as a thin-walled metal membrane. A such a metal membrane is, on the one hand, insensitive to wear, has the necessary rigidity to be high To be able to absorb exposure forces through the sleeve, and is resistant to aging.

Möglich ist auch, dass der Durchmesser der Hülse kleiner ist als der Außendurchmesser des Federrings, dass radial außerhalb der Hülse ein Strömungsraum vorhanden ist, welcher mit einem Hochdruckanschluss verbunden ist, und dass die von der Hülse abgewandte Oberfläche des Federrings einen Fluidraum begrenzt, welcher mit dem Steuerraum fluidverbunden ist. Bei dieser Ausbildung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung wird der Federring dann, wenn der Druck im Steuerraum während eines Schaltvorganges abgesenkt ist, aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem mit dem Steuerraum verbundenen Fluidraum und dem außerhalb der Hülse vorhandenen Strömungsraum zusätzlich verformt. Dies erleichtert nochmals die Abdichtung zwischen der Hülse und dem Abschnitt des Gehäuses.It is also possible that the diameter of the sleeve is smaller is that the outer diameter of the spring washer that radial there is a flow space outside the sleeve, which is connected to a high pressure connection, and that the surface of the spring ring facing away from the sleeve delimits a fluid space which is connected to the control space is fluid-connected. In this training the Fuel injection device according to the invention is the Spring washer when the pressure in the control room during a Switching process is lowered due to the pressure difference between the fluid space connected to the control space and the flow space outside the sleeve additionally deformed. This makes it even easier Sealing between the sleeve and the section of the Housing.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Kraftstoff- Einspritzvorrichtung einen Verdrängungskörper umfasst, welcher das Volumen des Fluidraums verringert. Hierdurch können störende Kompressibilitätseffekte des im Steuerraum und im Fluidraum vorhandenen Fluids verringert werden.It is advantageous if the fuel Injection device comprises a displacement body, which reduces the volume of the fluid space. hereby can have disruptive compressibility effects in the control room and fluid present in the fluid space can be reduced.

Vorteilhafterweise ist in dem Verdrängungskörper ein Kanal vorhanden, welcher den Steuerraum mit einem Steuerventil verbindet. Eine solche Kraftstoff-Einspritzvorrichtung baut klein.A channel is advantageously in the displacement body available, which the control room with a control valve combines. Such a fuel injector builds small.

Dabei ist es günstig, wenn in dem Kanal eine Querschnittsverengung im Sinne einer Strömungsdrossel vorhanden ist. Diese Integration der Ablauf-Drossel in den Verdrängungskörper führt ebenfalls zu einer kleineren Baugröße der erfindungsgemäßen Kraftstoff- Einspritzvorrichtung.It is advantageous if there is one in the channel Cross-sectional narrowing in the sense of a flow restrictor is available. This integration of the flow restrictor in the Displacer also leads to a smaller one Size of the fuel Injector.

Die Erfindung betrifft auch ein Kraftstoffsystem mit einem Kraftstoffbehälter, mit mindestens einer Kraftstoff- Einspritzvorrichtung, welche den Kraftstoff direkt in den Brennraum einer Brennkraftmaschine einspritzt, mit mindestens einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe, und mit einer Kraftstoff-Sammelleitung, an die die Kraftstoff- Einspritzvorrichtung angeschlossen ist.The invention also relates to a fuel system with a Fuel tank, with at least one fuel Injector, which the fuel directly into the Injects combustion chamber of an internal combustion engine with at least one high pressure fuel pump, and one Fuel manifold to which the fuel Injector is connected.

Der Betrieb eines solchen Kraftstoffsystems erfolgt noch präziser, wenn die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung in der obigen Art ausgebildet ist.Such a fuel system is still in operation more precise when the fuel injector in the above type is formed.

Teil der vorliegenden Erfindung ist auch eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Brennraum, in den der Kraftstoff direkt eingespritzt wird. Um das Emissionsverhalten und den Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine positiv beeinflussen zu können, wird vorgeschlagen, dass die Brennkraftmaschine ein Kraftstoffsystem der obigen Art aufweist.Part of the present invention is also one Internal combustion engine with at least one combustion chamber in the the fuel is injected directly. To do that Emission behavior and fuel consumption of the To be able to positively influence the internal combustion engine suggested that the engine be a Has fuel system of the above type.

drawing

Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:The following are particularly preferred Embodiments of the invention with reference to the enclosed drawing explained in detail. In the drawing demonstrate:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine mit mehreren Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen; Fig. 1 is a schematic representation of an internal combustion engine having a plurality of fuel injectors;

Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine der Kraftstoff- Einspritzvorrichtungen von Fig. 1; Fig. 2 is a partial section through one of the fuel injection devices of Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Details der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung von Fig. 2; und Fig. 3 is an enlarged view of a detail of the fuel injection device of Fig. 2; and

Fig. 4 eine Darstellung ähnlich Fig. 2 einer abgewandelten Ausführungsform einer Kraftstoff- Einspritzvorrichtung. Fig. 4 is an illustration similar to Fig. 2 of a modified embodiment of a fuel injection device.

Description of the embodiments

In Fig. 1 trägt eine Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst ein Kraftstoffsystem 12.In Fig. 1, an internal combustion engine is identified overall by reference numeral 10. It includes a fuel system 12 .

Teil des Kraftstoffsystems 12 ist wiederum ein Kraftstoffbehälter 14, aus dem eine elektrische Kraftstoffpumpe 16 Kraftstoff zu einer Hochdruck- Kraftstoffpumpe 18 fördert. Diese fördert den Kraftstoff unter hohem Druck in eine Kraftstoff-Sammelleitung 20, welche auch als "Rail" bezeichnet wird. In ihr ist der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert. An die Kraftstoff-Sammelleitung 20 sind über Hochdruckleitungen 22 mehrere Injektoren 24 angeschlossen. Diese spritzen den Kraftstoff direkt in ihnen jeweils zugeordnete Brennräume 26 ein. Eine Niederdruckleitung 28 verbindet die Injektoren 24 mit dem Kraftstoffbehälter 14.Part of the fuel system 12 is in turn a fuel tank 14 , from which an electric fuel pump 16 delivers fuel to a high-pressure fuel pump 18 . This delivers the fuel under high pressure into a fuel manifold 20 , which is also referred to as a "rail". The fuel is stored under high pressure in it. A plurality of injectors 24 are connected to the fuel rail 20 via high-pressure lines 22 . These inject the fuel directly into their respective combustion chambers 26 . A low pressure line 28 connects the injectors 24 to the fuel tank 14 .

In den Fig. 2 und 3 ist eine erste Ausführungsart der Injektoren 24 im Detail dargestellt:
Der Injektor 24 umfasst ein mehrteiliges Gehäuse 30, welches vorliegend einen Düsenkörper 32 und eine Zwischenscheibe 34 umfasst. Der Düsenkörper 32 und die Zwischenscheibe 34 werden durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Düsenspannmutter gegeneinander verspannt. Im Düsenkörper 32 ist eine sacklochartige, sich in dessen Längsrichtung erstreckende Ausnehmung 36 vorhanden. In dieser ist ein Ventilelement 38 angeordnet. An dem in Fig. 2 unteren Ende des Düsenkörpers 32 ist ein Einspritzkegel 40 vorhanden, dessen Wand von einer Kraftstoff- Austrittsöffnung 42 durchsetzt wird.A first embodiment of the injectors 24 is shown in detail in FIGS. 2 and 3:
The injector 24 comprises a multi-part housing 30 , which in the present case comprises a nozzle body 32 and an intermediate disk 34 . The nozzle body 32 and the intermediate plate 34 are clamped by a not shown in the drawing nozzle clamping nut against one another. In the nozzle body 32 there is a blind hole-like recess 36 which extends in the longitudinal direction thereof. A valve element 38 is arranged in this. At the lower end in FIG. 2 of the nozzle body 32 there is an injection cone 40 , the wall of which is penetrated by a fuel outlet opening 42 .

Im unteren Bereich der Ausnehmung 36 ist eine Ringkante 44 vorhanden, an der im geschlossenen Zustand des Injektors 24 eine Kegelringfläche 46 des Ventilelements 38 anliegt. Hierdurch wird ein zwischen dem Ventilelement 38 und der Ausnehmung 36 vorhandener Strömungsraum 48 bei geschlossenem Ventilelement 38 von der Kraftstoff- Austrittsöffnung 42 getrennt. Der Strömungsraum 48 ist über einen Hochdruckkanal 50 mit einem Hochdruckanschluss 52 verbunden, in den wiederum die Hochdruckleitung 22, die an die Kraftstoff-Sammelleitung 20 angeschlossen ist, mündet.In the lower region of the recess 36 there is an annular edge 44 against which a conical ring surface 46 of the valve element 38 bears in the closed state of the injector 24 . As a result, a flow space 48 present between the valve element 38 and the recess 36 is separated from the fuel outlet opening 42 when the valve element 38 is closed. The flow space 48 is connected via a high-pressure duct 50 to a high-pressure connection 52 , into which the high-pressure line 22 , which is connected to the fuel collecting line 20 , opens.

Etwa unterhalb des in Fig. 2 obersten Drittels des Ventilelements 38 ist an diesem ein Absatz 54 vorhanden. An diesem stützt sich ein hülsenförmiger Federhalter 56 ab, der in Fig. 2 von oben her auf einen in Fig. 2 oberhalb des Absatzes 54 gelegenen Endabschnitt 58 des Ventilelements 38 aufgeschoben ist. Am Federhalter 56 stützt sich eine Druckfeder 60 ab, welche wiederum eine Hülse 62 gegen die Zwischenscheibe 34 beaufschlagt. Die Hülse 62 ist ebenfalls auf den Endabschnitt 58 des Ventilelements 38 aufgeschoben und arbeitet mit diesem im Gleitspiel, jedoch fluid- und druckdicht zusammen. Ein der Zwischenscheibe 34 zugewandter Rand der Hülse 62 ist als Schneidkante 64 ausgebildet. In der Hülse 62 ist ferner eine Zulauf-Drossel 66 vorhanden.A step 54 is present on the valve element 38 approximately below the uppermost third of this in FIG. 2. This is supported on a sleeve-shaped spring holder 56 , which in FIG. 2 is pushed from above onto an end section 58 of the valve element 38 located above the shoulder 54 in FIG. 2. A compression spring 60 is supported on the spring holder 56 , which in turn acts on a sleeve 62 against the intermediate disk 34 . The sleeve 62 is also pushed onto the end section 58 of the valve element 38 and works with it in sliding play, but is fluid and pressure-tight. An edge of the sleeve 62 facing the intermediate disk 34 is designed as a cutting edge 64 . An inlet throttle 66 is also present in the sleeve 62 .

Die Zwischenscheibe 34 ist ringförmig mit einer zentrischen Öffnung 68 ausgebildet. Im Bereich der dem Düsenkörper 32 zugewandten Stirnfläche der Zwischenscheibe 34 ist an die innere Umfangswand der zentrischen Öffnung 68 ein scheibenförmiger Federring 70 angeformt. Dieser ist als dünnwandige Metallmembran ausgebildet. Der Außendurchmesser des Federrings 70 ist größer als der Durchmesser der Schneidkante 64 der Hülse 62. In Fig. 2 von oben her ist in die zentrische Öffnung 68 ein Verdrängungskörper 72 im Presssitz aufgenommen. Er stützt sich an einem Absatz 74 der zentrischen Öffnung 68 der Zwischenscheibe 34 ab. Der Verdrängungskörper 72 wird von einem Strömungskanal 76 durchsetzt, in dem eine Querschnittsverengung 78 im Sinne einer Strömungsdrossel vorhanden ist. Der Strömungskanal 76 ist mit einem Steuerventil 80 verbunden, durch welches der Strömungskanal 76 wahlweise mit der Niederdruckleitung 28 verbunden ist oder von dieser getrennt werden kann.The intermediate disc 34 is annular with a central opening 68 . In the area of the end face of the intermediate disk 34 facing the nozzle body 32, a disk-shaped spring ring 70 is formed on the inner peripheral wall of the central opening 68 . This is designed as a thin-walled metal membrane. The outer diameter of the spring ring 70 is larger than the diameter of the cutting edge 64 of the sleeve 62 . In Fig. 2 from the top, a displacer is accommodated in a press fit 72 into the central opening 68. It is supported on a shoulder 74 of the central opening 68 of the intermediate disk 34 . The displacement body 72 is penetrated by a flow channel 76 , in which a cross-sectional constriction 78 in the sense of a flow restrictor is present. The flow channel 76 is connected to a control valve 80 , through which the flow channel 76 is either connected to the low pressure line 28 or can be separated therefrom.

Zwischen einer in Fig. 2 oberen axialen Endfläche 81 des Ventilelements 38, der Innenwand der Hülse 62 und der Unterseite des Federringes 70 ist ein hydraulischer Steuerraum 82 gebildet. Über eine zentrische Ausnehmung (ohne Bezugszeichen) im Federring 70 ist der hydraulische Steuerraum 82 mit einem Fluidraum 84 verbunden, welcher zwischen dem Verdrängungskörper 72 und der in Fig. 2 oberen Stirnfläche des Federrings 70 gebildet ist.A hydraulic control chamber 82 is formed between an upper axial end surface 81 of the valve element 38 in FIG. 2, the inner wall of the sleeve 62 and the underside of the spring ring 70 . Via a central recess (without reference number) in the spring ring 70 , the hydraulic control chamber 82 is connected to a fluid chamber 84 , which is formed between the displacement body 72 and the upper end face of the spring ring 70 in FIG. 2.

Der Injektor 24 arbeitet folgendermaßen:
Bei geschlossenem Injektor 24 ist das Steuerventil 80 geschlossen, In diesem Fall herrscht im hydraulischen Steuerraum 82 und im Fluidraum 84 der volle Systemdruck, welcher auch in der Hochdruck-Sammelleitung 20, im Strömungskanal 50, in der Zulaufdrossel 66 und im Strömungsraum 48 herrscht. Dieser Druck wirkt auf die obere axiale Endfläche 81 am oberen Ende des Ventilelements 38. Hierdurch und durch die Wirkung der Druckfeder 60 wird das Ventilelement 38 mit seiner Kegelringfläche 46 gegen die Ringkante 44 am Einspritzkegel 40 gedrückt. Die Kraftstoff- Austrittsöffnung 42 ist somit vom Strömungsraum 48 getrennt, so dass kein Kraftstoff austreten kann.The injector 24 works as follows:
When the injector 24 is closed, the control valve 80 is closed. In this case, the full system pressure prevails in the hydraulic control chamber 82 and in the fluid chamber 84 , which also prevails in the high-pressure manifold 20 , in the flow channel 50 , in the inlet throttle 66 and in the flow chamber 48 . This pressure acts on the upper axial end surface 81 at the upper end of the valve element 38 . As a result and through the action of the compression spring 60 , the valve element 38 is pressed with its conical ring surface 46 against the ring edge 44 on the injection cone 40 . The fuel outlet opening 42 is thus separated from the flow space 48 , so that no fuel can escape.

Um mit dem Injektor 24 eine Einspritzung durchzuführen, wird das Steuerventil 80 geöffnet. Da der Durchmesser der Ablauf-Drossel 78 größer ist als jener der Zulauf-Drossel 66, strömt mehr Kraftstoff aus dem Steuerraum 82 in die Niederdruckleitung 28 ab als durch Zulauf-Drossel 66 wieder zuströmt. Somit sinkt der Druck im Steuerraum 82. In order to carry out an injection with the injector 24 , the control valve 80 is opened. Since the diameter of the outlet throttle 78 is larger than that of the inlet throttle 66 , more fuel flows out of the control chamber 82 into the low-pressure line 28 than flows back through the inlet throttle 66 . The pressure in the control chamber 82 thus drops.

Gleichzeitig liegt im Strömungsraum 48 jedoch weiterhin der volle Systemdruck an und wirkt auf den Abschnitt des stromaufwärts von der Ringkante 44 gelegenen Bereichs der Kegelringfläche 46 des Ventilelements 38. Wenn die entsprechende resultierende hydraulische Kraft an der Kegelringfläche 46 die Schließkraft durch die Druckfeder 60 plus die von der oberen axialen Endfläche 81 ausgehende hydraulische Kraft übersteigt, hebt das Ventilelement 38 von der Ringkante 44 im Bereich des Einspritzkegels 40 ab und verbindet so die Kraftstoff-Austrittsöffnung 42 mit dem Strömungsraum 48.At the same time, however, the full system pressure is still present in the flow space 48 and acts on the portion of the region of the cone ring surface 46 of the valve element 38 located upstream from the ring edge 44 . When the corresponding resulting hydraulic force on the cone ring surface 46 exceeds the closing force by the compression spring 60 plus the hydraulic force emanating from the upper axial end surface 81 , the valve element 38 lifts off the ring edge 44 in the region of the injection cone 40 and thus connects the fuel outlet opening 42 with the flow space 48 .

Um eine Einspritzung zu beenden, wird das Steuerventil 80 wieder geschlossen. Durch die Zulauf-Drossel 66 strömt weiterhin Kraftstoff in den Steuerraum 82 zu, bis im Steuerraum 82 der gleiche Druck herrscht wie im Strömungsraum 48 und an allen anderen Stellen innerhalb des Injektors 24. Durch den Druck auf die obere axiale Endfläche 81 des Ventilelements 38 und aufgrund der Kraft, welche von der Druckfeder 60 auf das Ventilelement 38 ausgeübt wird, wird das Ventilelement 38 wieder in Richtung auf den Einspritzkegel 40 bewegt, bis die Kegelringfläche 46 an der Ringkante 44 anliegt. Hierdurch wird die Verbindung zwischen dem Strömungsraum 48 und der Kraftstoff-Austrittsöffnung 42 unterbrochen.In order to end an injection, the control valve 80 is closed again. Fuel continues to flow into the control chamber 82 through the inlet throttle 66 until the same pressure prevails in the control chamber 82 as in the flow chamber 48 and at all other points within the injector 24 . Due to the pressure on the upper axial end surface 81 of the valve element 38 and due to the force which is exerted by the compression spring 60 on the valve element 38 , the valve element 38 is again moved in the direction of the injection cone 40 until the cone ring surface 46 on the ring edge 44 is applied. As a result, the connection between the flow space 48 and the fuel outlet opening 42 is interrupted.

Damit der Schließzeitpunkt des Ventilelements 38 möglichst exakt dem gewünschten Zeitpunkt entspricht, muss der Druckverlauf im Steuerraum 82 ebenfalls möglichst exakt dem gewünschten Verlauf entsprechen. Der gewünschte Verlauf wird wiederum durch eine exakte Dimensionierung einerseits der Zulaufdrossel 66 und andererseits der Ablauf-Drossel 78 beeinflusst.So that the closing time of the valve element 38 corresponds as exactly as possible to the desired time, the pressure curve in the control chamber 82 must also correspond as exactly as possible to the desired curve. The desired course is in turn influenced by an exact dimensioning of the inlet throttle 66 on the one hand and the outlet throttle 78 on the other hand.

Um zu verhindern, dass Kraftstoff vom Strömungsraum 48 durch einen Spalt zwischen der Schneidkante 64 der Hülse 62 und der Zwischenscheibe 34 in den Steuerraum 82 gelangt (dies hätte die gleiche Wirkung wie ein größerer Durchmesser der Zulauf-Drossel 66), ist der Federring 70 vorgesehen: Durch diesen können Fertigungsfehler beispielsweise der Hülse 62 oder des oberen Endabschnitts 58 des Ventilelements 38 ausgeglichen werden.In order to prevent fuel from the flow space 48 from entering the control space 82 through a gap between the cutting edge 64 of the sleeve 62 and the intermediate disk 34 (this would have the same effect as a larger diameter of the inlet throttle 66 ), the spring ring 70 is provided : This can be used to compensate for manufacturing errors, for example sleeve 62 or upper end section 58 of valve element 38 .

In Fig. 3 ist die idealerweise vorliegende Längsachse der Hülse 62 strichpunktiert dargestellt. Sie trägt das Bezugszeichen 86. Im Idealfall fällt diese Längsachse 86 mit der Gesamt-Längsachse des Injektors 24 zusammen. Aufgrund von Fertigungsfehlern kann es jedoch sein, dass die von der Schneidkante 64 der Hülse 62 aufgespannte Ebene gegenüber der idealen Längsachse 86 nicht senkrecht ist. Die Normale zu dieser Ebene ist in Fig. 3 doppelt strichpunktiert dargestellt und trägt das Bezugszeichen 88. Hier greift die Funktion des Federrings 70: Wie in Fig. 3 gestrichelt dargestellt ist, kann sich der Federring 70 elastisch an die örtliche Lage der Schneidkante 64 der Hülse 62 anpassen, indem er sich lokal und elastisch verbiegt (die Verbiegung liegt dabei im Bereich von einigen µm). Hierdurch wird also auch bei von der Ideallage abweichender Lage der Schneidkante 64 der Hülse 62 eine sichere Abdichtung des Steuerraums 82 gegenüber dem Strömungsraum 48 gewährleistet. Aufgrund der Flächenverhältnisse bzw. der Durchmesserverhältnisse zwischen Federring 70 und Schneidkante 64 der Hülse 62 ist der Federring druck- und kraftausgeglichen.In Fig. 3, the ideally present longitudinal axis of the sleeve 62 shown in phantom. It bears the reference number 86 . Ideally, this longitudinal axis 86 coincides with the overall longitudinal axis of the injector 24 . Due to manufacturing errors, however, the plane spanned by the cutting edge 64 of the sleeve 62 may not be perpendicular to the ideal longitudinal axis 86 . The normal to this plane is shown in double dash-dotted lines in FIG. 3 and bears the reference number 88 . This is where the function of the spring ring 70 comes into play: As shown in broken lines in FIG. 3, the spring ring 70 can adapt elastically to the local position of the cutting edge 64 of the sleeve 62 by bending locally and elastically (the bending lies in the range of a few µm). In this way, a secure sealing of the control chamber 82 with respect to the flow chamber 48 is ensured even when the cutting edge 64 of the sleeve 62 deviates from the ideal position. Because of the area ratio or the diameter ratio between the spring ring 70 and the cutting edge 64 of the sleeve 62 , the spring ring is pressure and force balanced.

In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Injektors 24 dargestellt. Solche Teile, welche funktionsäquivalent sind zu Teilen, die bereits im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 beschrieben worden sind, tragen die gleichen Bezugszeichen. Auf sie wird nicht nochmals im Detail eingegangen. In FIG. 4, a second embodiment of an injector 24 is shown. Parts which are functionally equivalent to parts which have already been described in connection with FIGS. 2 and 3 have the same reference numerals. It will not be discussed in detail again.

Der wesentliche Unterschied betrifft die Ausgestaltung des Federrings 70: Bei dem in Fig. 4 dargestellten Injektor 24 ist dieser nicht einstückig an die Zwischenscheibe 34 angeformt, sondern mit einem Halteabschnitt 90 zwischen der Zwischenscheibe 34 und dem Düsenkörper 32 verklemmt.The essential difference relates to the design of the spring ring 70 : in the injector 24 shown in FIG. 4, it is not integrally formed on the intermediate disk 34 , but is clamped with a holding section 90 between the intermediate disk 34 and the nozzle body 32 .

Claims

1. fuel injection device ( 24 ), in particular injector for internal combustion engines ( 10 ) with direct injection, with a housing ( 30 ), with a recess ( 36 ) present in the longitudinal direction of the housing ( 30 ), with a valve element ( 38 ), which is arranged in the recess ( 36 ), with a sleeve ( 62 ) which surrounds an end section ( 58 ) of the valve element ( 38 ) in a fluid-tight manner and is acted upon by a loading device ( 60 ) against a section ( 34 ) of the housing ( 30 ) , and with a hydraulic control chamber ( 82 ) which is delimited by the end section ( 58 ) of the valve element ( 38 ) and the sleeve ( 62 ), characterized in that the section ( 34 ) of the housing ( 30 ) has a disc-shaped spring section ( 70 ), which can be elastically deformed due to the action of the sleeve ( 62 ).

2. Fuel injection device ( 24 ) according to claim 1, characterized in that the spring section comprises a disc-shaped spring ring ( 70 ).

3. Fuel injection device ( 24 ) according to claim 2, characterized in that the spring ring ( 70 ) is formed with its radially outer edge on the section ( 34 ) of the housing ( 30 ).

4. Fuel injection device ( 24 ) according to claim 2, characterized in that the spring ring ( 70 ) has a holding section ( 90 ) which is clamped between two housing sections ( 34 , 32 ).

5. Fuel injection device ( 24 ) according to one of claims 2 to 4, characterized in that the spring ring is designed as a thin-walled metal membrane ( 70 ).

6. Fuel injection device ( 24 ) according to one of claims 2 to 5, characterized in that the diameter of the sleeve ( 62 ) is smaller than the outer diameter of the spring ring ( 70 ), that a flow space ( 48 ) radially outside the sleeve ( 62 ) ) is present, which is connected to a high pressure connection ( 52 ), and that the surface of the spring ring ( 70 ) facing away from the sleeve ( 62 ) delimits a fluid space ( 84 ) which is fluidly connected to the control space ( 82 ).

7. The fuel injection device ( 24 ) according to claim 6, characterized in that it comprises a displacement body ( 72 ) which reduces the volume of the fluid space ( 84 ).

8. Fuel injection device ( 24 ) according to claim 7, characterized in that in the displacement body ( 72 ) there is a channel ( 76 ) which connects the control chamber ( 82 ) with a control valve ( 80 ).

9. Fuel injection device ( 24 ) according to claim 8, characterized in that in the channel ( 76 ) there is a cross-sectional constriction ( 78 ) in the sense of a flow restrictor.

10. Fuel system ( 12 ) with a fuel tank ( 14 ), with at least one fuel injection device ( 24 ) which injects the fuel directly into a combustion chamber ( 26 ) of an internal combustion engine ( 10 ), with at least one high-pressure fuel pump ( 18 ), and with a fuel manifold ( 20 ) to which the fuel injection device ( 24 ) is connected, characterized in that the fuel injection device ( 24 ) is designed according to one of claims 1 to 9.

11. Internal combustion engine ( 10 ) with at least one combustion chamber ( 26 ) into which the fuel is injected directly, characterized in that it has a fuel system ( 12 ) according to claim 10.