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EP1520100A1 - Device for attenuating the stroke of the needle in pressure-controlled fuel injectors - Google Patents

Device for attenuating the stroke of the needle in pressure-controlled fuel injectors

Info

Publication number
EP1520100A1
EP1520100A1 EP03720255A EP03720255A EP1520100A1 EP 1520100 A1 EP1520100 A1 EP 1520100A1 EP 03720255 A EP03720255 A EP 03720255A EP 03720255 A EP03720255 A EP 03720255A EP 1520100 A1 EP1520100 A1 EP 1520100A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
chamber
injecting fuel
fuel according
valve member
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.)
Granted
Application number
EP03720255A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1520100B1 (en
Inventor
Hans-Christoph Magel
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 EP1520100A1 publication Critical patent/EP1520100A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1520100B1 publication Critical patent/EP1520100B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/02—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
    • F02M57/022—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive
    • F02M57/025—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive hydraulic, e.g. with pressure amplification
    • F02M57/026—Construction details of pressure amplifiers, e.g. fuel passages or check valves arranged in the intensifier piston or head, particular diameter relationships, stop members, arrangement of ports or conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
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    • F02M57/022—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive
    • F02M57/025—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive hydraulic, e.g. with pressure amplification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
    • F02M61/205—Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift
    • 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
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/30—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped
    • F02M2200/304—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped using hydraulic means

Definitions

  • Both pressure-controlled and stroke-controlled injection systems can be used to supply the combustion chambers of self-igniting ner combustion engines with fuel.
  • accumulator injection systems are also used as fuel injection systems.
  • Accumulator injection systems (common rail) advantageously make it possible to adapt the injection pressure to the load and speed of the ner internal combustion engine. In order to achieve high specific outputs and to reduce the emissions of the internal combustion engine, the highest possible injection pressure is generally required.
  • EP 0 562 046 B1 discloses an actuating and valve arrangement with damping for an electronically controlled injection unit.
  • the actuating and valve arrangement for a hydraulic unit has an electrically excitable electromagnet with a fixed stator and a movable armature.
  • the anchor has a first and a second surface.
  • the first and second surfaces of the armature define first and second cavities, the first surface of the armature facing the stator.
  • a valve is provided which is connected to the armature.
  • the valve is capable of delivering hydraulic actuating fluid to the injector from a sump.
  • a damping fluid can be collected there with respect to one of the cavities of the electromagnet arrangement or can also be discharged from there.
  • the flow connection can be made by means of an area of a valve projecting into a central bore of the damping flow of the proport ona to eat, eat or et be closed.
  • DE 101 23 910.6 relates to a fuel injection device. This is used on an internal combustion engine.
  • the combustion chambers of the internal combustion engine are supplied with fuel via fuel injectors.
  • the fuel injectors are charged via a high pressure source;
  • the fuel injection device according to DE 101 23 910.6 comprises a pressure booster which has a movable pressure booster piston which separates a space which can be connected to the high pressure source from a high pressure space connected to the fuel injector.
  • the fuel pressure in the high-pressure chamber can be varied by filling a rear chamber of the pressure booster with fuel or by emptying this rear chamber of fuel.
  • the fuel injector comprises a movable closing piston for opening or closing the injection openings facing the combustion chamber.
  • the closing piston protrudes into a closing pressure chamber so that fuel pressure can be applied to it. As a result, a force is exerted on the closing piston in the closing direction.
  • the closing pressure space and a further space are formed by a common work space, with all partial areas of the work space being permanently connected to one another for the exchange of fuel.
  • the opening speed of an injection valve member such as dampen a nozzle needle without the fast closing of the injection valve member being impaired. Opening an injection valve member at a reduced opening speed considerably improves the small quantity capability of a fuel projector. If short injection intervals can be achieved, small quantities can also be produced in the context of multiple nor injections into the combustion chamber of a ner internal combustion engine.
  • the solution proposed according to the invention has no retroactive effect with regard to a rapid closing process of the injection valve member.
  • a rapid closing of the injection valve member has a favorable influence on the emission values of a self-igniting ner internal combustion engine, since in an advanced stage of the ner combustion no fuel can get into the combustion chamber of the ner internal combustion engine.
  • the fuel in the combustion chamber can be fully converted; Inadmissibly high HC values as well as the soot formation are suppressed by quickly closing the injection valve element.
  • a rapid needle closing also favors a flat flow of the quantity characteristics of the fuel to be injected into the combustion chamber during the balistic operation of the injection valve member, i.e. during the stroke movement between its upper stop and its seat on the combustion chamber.
  • a flat course of the quantity characteristic curve also considerably increases the metering accuracy of the fuel to be introduced into the combustion chamber, since deviations with regard to the control of the injection valve member do not result in a major change in the fuel quantity to be injected.
  • deviations with regard to the control of the injection valve member in the case of steeply running quantity characteristic curves mean that these deviations are accompanied by a sharp increase in the quantity of fuel injected into the combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine.
  • the design of the proposed device for damping an injection valve element is particularly advantageous if it is provided with a further filling path. This enables a damping element to return very quickly to its starting position and thus a damping effect, ie a reduction in the opening speed of the injection valve member is reached and so close successive multiple injections can be realized, for example in the context of a double pre-injection.
  • the device proposed according to the invention is used on a pressure-translated fuel injector, the result is an injection system with high injection pressure, good hydraulic efficiency and a greatly improved small quantity capability.
  • the proposed device for damping the stroke of an injection valve member is also on other pressure-controlled injection systems, such as Can be used on pump-nozzle units, pump-line-nozzle units and distributor injection pumps as well as on common rail systems with fuel injectors without pressure booster.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a device for stroke damping on an injection valve member with a filling path formed in the damping element of a damping space
  • FIG. 2 shows a further, second embodiment variant of a device for stroke damping of an injection valve member with a damping element, which comprises two filling paths for filling a hydraulic damping space.
  • FIG. 1 shows the first variant of a device for stroke damping of an injection valve member with a damping element, which comprises a filling path for a hydraulic damping space.
  • the metering valve 6 can be designed as a solenoid valve as well as actuated via a piezo actuator. In addition, the metering valve 6 can also be designed as a servo valve or as a direct switching valve.
  • a nozzle body 4 is formed which receives an injection valve member 34, via which the fuel under high pressure is injected into the combustion chamber 7 of a self-igniting internal combustion engine.
  • the injection valve member 34 can be designed as a one-part or also as a multi-part configured nozzle needle. From the metering valve 6, a low-pressure return, designated by reference numeral 8, extends to a fuel reservoir, not shown in FIG. 1, for example: the fuel tank of a motor vehicle.
  • the pressure intensifier 5 which can be acted upon via the feed line 9, in which a throttle point 42 damping pressure pulsations can be integrated, via the high-pressure storage space 2 (common rail), comprises a work space 10, into which the feed line 9 opens.
  • the pressure intensifier 5 further comprises a control chamber 11.
  • the working chamber 10 and the control chamber 11 of the pressure intensifier 5 are separated from one another by a piston unit 12.
  • the piston unit 12 comprises a first partial piston 13 and a second partial piston 14.
  • the lower end face 14.1 of the second partial piston 14 acts on a compression chamber 15 of the pressure intensifier 5.
  • a return spring element 17 recorded, which is supported on the one hand on the bottom surface of the control chamber 11 serving as an abutment 16, ie on an annular surface within the injector body 3 and on the other hand rests against a stop 18 formed on the second partial piston 14.
  • the piston unit 12 of the pressure intensifier 5 can be designed both as a one-piece component and, as shown in FIG. 1, as a multi-part component.
  • the through The knife of the first partial piston 13 is designed with a larger diameter than the diameter of the second partial piston 14, the lower end face 14.1 of which limits the compression space 15 of the pressure intensifier 5.
  • a feed line 19 extends from the working chamber 10 of the pressure booster 5 to the metering valve 6, which is in the open position in the position shown in FIG. 1, so that fuel flows into the control chamber 11 of the pressure booster from the working room 10 via the line 19 to the metering valve 6 and a control line 5 streams.
  • injection openings 39 opening into the combustion chamber 7 of a self-igniting internal combustion engine are formed.
  • the injection openings 39 are preferably designed as concentric circles of holes, so that a fine atomization of the fuel introduced into the combustion chamber 7 is ensured.
  • a further hydraulic space 23 is assigned to the injection valve member 34.
  • the further hydraulic space 23 accommodates both a first spring element 32 and a second spring element 33.
  • the second spring element identified by reference numeral 33 acts on an end face 35 of the injection valve member.
  • the second spring element 33 is supported on the top of the further hydraulic space 23 within the nozzle body 4 of the fuel injector 1.
  • the metering valve 6 In the idle state of the fuel injection system shown in FIG. 1, the metering valve 6 is not activated and there is no injection at the end of the injection valve member 34 on the combustion chamber side into the combustion chamber 7 of the self-igniting internal combustion engine.
  • the pressure prevailing in the interior of the high-pressure storage space 2 (common rail) is present via the feed line 9 in the working space 10 of the pressure booster 5.
  • the pressure prevailing in the working chamber 10 is present at the metering valve 6 via the feed line 19 and also via this via the control line 20 in the control chamber 11 of the pressure intensifier 5 (Common rail) corresponds to the prevailing pressure, via the overflow line 24 also in the further hydraulic space 23 within the nozzle body 4.
  • the rail pressure i.e. the pressure prevailing in the interior of the high-pressure storage space 2 is also present in the compression space 15 of the pressure booster 5 and, via the connecting line 21, also in the nozzle space 22 surrounding the injection valve member 34.
  • the pressure prevailing in the interior of the further hydraulic space 23 is via an overflow channel containing a throttle point 30 also in the damping space 28, which is delimited by an end face of the damping element 29.
  • the fuel is metered by relieving the pressure on the control chamber 11 of the pressure booster 5 via activation, i.e. a control of the metering valve 6, which is designed, for example, as a 3/2-way valve.
  • activation i.e. a control of the metering valve 6, which is designed, for example, as a 3/2-way valve.
  • the control chamber 11 is moved into its closed position by the system pressure supply, i.e. separated from the high-pressure storage chamber 2 and from the feed line 19 to the metering valve 6 and connected to the return 8 on the low-pressure side.
  • the pressure in the control chamber 11, which is also referred to as the rear chamber decreases, as a result of which the pressure intensifier 5 is activated and the pressure in the compression chamber 15 and therefore also in the pressure chamber 22 due to the connecting line 21 increases.
  • the injection valve member 34 Due to the increasing hydraulic force, which acts on the pressure shoulder 37 of the injection valve member 34 in the pressure chamber 22, the injection valve member 34 opens under pressure control and opens the injection openings 39 at the tip 39 of the injection valve member 34 on the combustion chamber side.
  • the injection valve member 34 During the opening stroke movement of the injection valve member 34, its end face 35, which bears against the annular surface 31 of the damping element 29 along the butt joint 36, presses it upward, so that its end face remote from the end face 35 of the injection valve member 34 enters the damping chamber 28.
  • the fuel volume contained in the damping chamber 28 flows via the overflow channel 30 containing a throttle point into the further hydraulic space 23, and is accordingly displaced into the further hydraulic space 23 via the overflow line 30.
  • the needle opening speed can be vary over the design, ie the flow cross-section of the throttle point contained in the overflow line 30.
  • the fuel in the compression chamber 15 of the pressure intensifier is compressed.
  • the fuel compressed in the compression chamber 15 by retracting the end face 14.1 of the second piston 14.1 in the compression chamber 15 flows via the connecting line 21 into the pressure chamber 22 in the injector body 4 and from there along the annular gap 38 in the direction of the opened injection openings 39 and atomizes into the combustion chamber 7 of the self-igniting internal combustion engine.
  • the control chamber 11 of the pressure booster 5 is again separated from the low-pressure return 8 and connected to the feed line 19 to the metering valve 6, as a result of which the control chamber 11 of the pressure booster 5 is connected to the pressure level prevailing in the high-pressure storage chamber 2 (common rail).
  • the pressure level prevailing in the interior of the high-pressure storage space 2 builds up both in the control space 11 and in the further hydraulic space 23.
  • the end face 14.1 of the second partial piston 14, which is inserted into the compression chamber 15 of the pressure booster 5, is compensated for by the pressure on the control chamber 11, as a result of which the pressure in the compression chamber 15 and thus in the pressure chamber 22 decreases.
  • the injection valve member 34 Since the pressure level prevailing in the interior of the high-pressure storage space 2 is also present in the further hydraulic space 23, due to the connection of the control space 11 to the further hydraulic space 23 via the overflow line 24, the injection valve member 34 is now hydraulically balanced and is further hydraulically balanced Room 23 arranged, acting on the end face 35 of the injection valve member 34 closed and pressed into the combustion chamber seat 40. As a result, the injection of fuel via the injection openings 39 into the combustion chamber 7 of the internal combustion engine is ended. With a suitable hydraulic design, the spring acting on the end face 35 of the injection valve member 34, i.e. the second spring element 33 can also be dispensed with, since then during the closing of the injection valve member 34, i.e. during its retraction into the combustion chamber-side seat 40, a hydraulic closing force can be generated.
  • FIG. 2 shows a further embodiment variant of a device for damping the stroke of an injection valve member with two filling threads provided in the hydraulic damping element.
  • FIG. 2 of the device proposed according to the invention for damping the lifting movement of an injection valve member 34 essentially corresponds in terms of its structure and mode of operation to the embodiment variant of the solution according to the invention described in FIG.
  • the embodiment variant shown in FIG. 2 shows a further embodiment of a damping element 29 which is also suitable for closely injected multiple injections, such as e.g. a double pilot injection is effective.
  • the embodiment variant of the solution proposed according to the invention shown in FIG. 2 differs from the embodiment variant shown in FIG. 1 in that the damping space 28 in the injector of the nozzle body 4 can be filled via a further, larger-sized filling channel 45.
  • the damping element shown in FIG. 2 is acted upon by a first spring element 32 which is supported on the ceiling of the further hydraulic space 23 in the nozzle body 4 on the one hand and on the inside of the annular surface 31 on the damping element 29 on the other hand.
  • the injection valve member 34 When the injection valve member 34 opens due to a pressure build-up in the pressure chamber 22, due to the inflow of fuel from the compression chamber 15 via the connecting line 21 into the pressure chamber 22 and a pressure force acting on the pressure shoulder 37 of the injection valve member 34, the injection valve member 34 moves in the opening direction in the further direction hydraulic space 23 a.
  • the sealing surface 43 is closed on the underside of the annular surface 31.
  • the flow channel 45.1 in the interior of the damping element 29 is thus closed.
  • the fuel displaced from the damping chamber 28 can only flow into the further hydraulic chamber 23 via the second channel section 45.2 and the overflow line with a throttle point 30 passing through a wall 47 of the damping element 29.
  • the opening speed of the injection valve member 34 is limited and is dependent on the configuration of the throttle point, i.e. their flow in the wall 47 of the damping element 29.
  • the injection valve member 34 closes, its end face 35 separates from the sealing surface 43 on the underside of the annular surface 31 of the damping element 29. This opens up the opening of the flow channel 45.1 of the damping element 29 in the sealing surface 43, whereby fuel flows into the damping chamber 28 via the first duct section 45.1 and the second duct section 45.2.
  • the damping chamber 28 is filled quickly, so that the damping element 29, which is preferably designed as a damping piston, returns to its starting position.
  • the opening speed of the injection valve member 35 can be damped during its opening movement, but its rapid closing is not impaired by the device proposed according to the invention for damping the lifting movement of the injection valve member 35.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
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Abstract

The invention relates to a device for injecting fuel into a combustion chamber (7)of an internal combustion engine. Said device comprises a fuel injector (1) which can be supplied with fuel under high pressure by means of a high pressure source (2), and can be actuated by means of a metering valve (6). An attenuation element (29) which defines an attenuation chamber (28) and can be displaced independently of the injection valve member (35) is associated with said injection valve member (35). Said attenuation element (29) comprises at least one overflow channel (30, 45) for connecting the attenuation chamber (28) to another hydraulic chamber (23).

Description

Einrichtung zur Nadelhubdämpfung an druckgesteuerten KraftstoffinjektorenDevice for damping the needle stroke on pressure-controlled fuel injectors
Technisches GebietTechnical field
Zur Versorgung von Brennräumen selbstzündender Nerbrennungskraftmaschinen mit Kraftstoff können sowohl druckgesteuerte als auch hubgesteuerte Einspritzsysteme einge- setzt werden. Als Kraftstoffeinspritzsysteme kommen neben Pumpe-Düse-Einheiten, Pumpe-Leitung-Düse-Einheiten auch Speichereinspritzsysteme zum Einsatz. Speichereinspritzsysteme (Common-Rail) ermöglichen in vorteilhafter Weise, den Einspritzdruck an Last- und Drehzahl der Nerbrennungskraftmaschine anzupassen. Zur Erzielung hoher spezifischer Leistungen und zur Reduktion der Emissionen der Verbrennungskraftmaschine ist generell ein möglichst hoher Einspritzdruck erforderlich.Both pressure-controlled and stroke-controlled injection systems can be used to supply the combustion chambers of self-igniting ner combustion engines with fuel. In addition to pump-injector units, pump-line-injector units, accumulator injection systems are also used as fuel injection systems. Accumulator injection systems (common rail) advantageously make it possible to adapt the injection pressure to the load and speed of the ner internal combustion engine. In order to achieve high specific outputs and to reduce the emissions of the internal combustion engine, the highest possible injection pressure is generally required.
Stand der TechnikState of the art
Aus Gründen der Festigkeit ist das erreichbare Druckniveau bei heute eingesetzten Spei- chereinspritzsystemen z.Zt. auf etwa 1.600 bar begrenzt. Zur weiteren Drucksteigerung an Speichereinspritzsystemen kommen an Common-Rail-Systemen Druckverstärker zum Einsatz.For reasons of strength, the achievable pressure level in the storage injection systems used today is currently limited to approximately 1,600 bar. Pressure boosters are used on common rail systems to further increase the pressure in storage injection systems.
EP 0 562 046 Bl offenbart eine Betätigungs- und Nentilanordnung mit Bedämpfung für eine elektronisch gesteuerte Einspritzeinheit. Die Betätigungs- und Nentilanordnung für eine hydraulische Einheit weist einen elektrisch erregbaren Elektromagneten mit einem festen Stator und einem bewegbaren Anker auf. Der Anker weist eine erste und eine zweite Oberfläche auf. Die erste und die zweite Oberfläche des Ankers definieren einen ersten und einen zweiten Hohlraum, wobei die erste Oberfläche des Ankers dem Stator zuweist. Es ist ein Nentil vorgesehen, welches mit dem Anker verbunden ist. Das Nentil ist in der Lage, aus einem Sumpf ein hydraulisches Betätigungsfluid an die Einspritzvorrichtung zu leiten. Ein Dämpfungsfluid kann in bezug auf einen der Hohlräume der Elektromagnetanordnung dort gesammelt werden bzw. von dort auch wieder abgelassen werden. Mittels eines in eine Zentralbohrung hineinragenden Bereiches eines Nentiles kann die Strömungsverbindung des Dämp ungsflu des proport ona zu essen s os tät se e t v re gegeben bzw. verschlossen werden.EP 0 562 046 B1 discloses an actuating and valve arrangement with damping for an electronically controlled injection unit. The actuating and valve arrangement for a hydraulic unit has an electrically excitable electromagnet with a fixed stator and a movable armature. The anchor has a first and a second surface. The first and second surfaces of the armature define first and second cavities, the first surface of the armature facing the stator. A valve is provided which is connected to the armature. The valve is capable of delivering hydraulic actuating fluid to the injector from a sump. A damping fluid can be collected there with respect to one of the cavities of the electromagnet arrangement or can also be discharged from there. The flow connection can be made by means of an area of a valve projecting into a central bore of the damping flow of the proport ona to eat, eat or et be closed.
DE 101 23 910.6 bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung. Diese wird an einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt. Die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine werden über Kraftstoffinjektoren mit Kraftstoff versorgt. Die Kraftstoffinjektoren werden über eine Hochdruckquelle beaufschlagt; ferner umfasst die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß DE 101 23 910.6 einen Druckübersetzer, der einen beweglichen Druckübersetzerkolben aufweist, welcher einen an die Hochdruckquelle anschliessbaren Raum von einem mit dem Kraftstoffinjektor verbundenen Hochdruckraum trennt. Der Kraftstoffdruck im Hochdruckraum lässt sich durch Befüllen eines Rückraumes des Druckübersetzers mit Kraftstoff bzw. durch Entleerung dieses Rückraumes von Kraftstoff variieren.DE 101 23 910.6 relates to a fuel injection device. This is used on an internal combustion engine. The combustion chambers of the internal combustion engine are supplied with fuel via fuel injectors. The fuel injectors are charged via a high pressure source; Furthermore, the fuel injection device according to DE 101 23 910.6 comprises a pressure booster which has a movable pressure booster piston which separates a space which can be connected to the high pressure source from a high pressure space connected to the fuel injector. The fuel pressure in the high-pressure chamber can be varied by filling a rear chamber of the pressure booster with fuel or by emptying this rear chamber of fuel.
Der Kraftstoffinjektor umfasst einen beweglichen Schliesskolben zum Öffnen bzw. Ver- schliessen der dem Brennraum zuweisenden Einspritzöffnungen. Der Schliesskolben ragt in einen Schliessdruckraum hinein, so dass dieser mit Kraftstoffdruck beaufschlagbar ist. Dadurch wird eine den Schliesskolben in Schliessrichtung beaufschlagende Kraft erzeugt. Der Schliessdruckraum und ein weiterer Raum werden durch einen gemeinsamen Arbeitsraum gebildet, wobei sämtliche Teilbereiche des Arbeitsraumes permanent zum Austausch von Kraftstoff miteinander verbunden sind.The fuel injector comprises a movable closing piston for opening or closing the injection openings facing the combustion chamber. The closing piston protrudes into a closing pressure chamber so that fuel pressure can be applied to it. As a result, a force is exerted on the closing piston in the closing direction. The closing pressure space and a further space are formed by a common work space, with all partial areas of the work space being permanently connected to one another for the exchange of fuel.
Mit dieser Lösung kann durch Ansteuerung des Druckübersetzers über dessen Rückraum erreicht werden, dass die Ansteuerverluste im Kraftstoffhochdrucksystem im Vergleich zu einer Ansteuerung über einen zeitweise mit der Kraftstoffhochdruckquelle verbundenen Arbeitsraum kleingehalten werden können. Ferner wird der Hochdruckraum nur bis auf das Druckniveau des Hochdruckspeicherraumes entlastet und nicht bis auf Leckargedruckni- veau. Dies verbessert einerseits den hydraulischen Wirkungsgrad, andererseits kann ein schnellerer Druckaufbau bis auf das Systemdruckniveau erfolgen, so dass die zwischen den Einspritzphasen liegenden zeitlichen Abstände erheblich verkürzt werden können.With this solution, by actuating the pressure booster via its rear space, it can be achieved that the actuation losses in the high-pressure fuel system can be kept small in comparison to a control via a work space that is temporarily connected to the high-pressure fuel source. Furthermore, the high-pressure chamber is only relieved to the pressure level of the high-pressure storage chamber and not to the leakage pressure level. On the one hand, this improves the hydraulic efficiency, on the other hand, pressure can be built up more quickly up to the system pressure level, so that the time intervals between the injection phases can be considerably shortened.
Bei druckgesteuerten Common-Rail-Einspritzsystemen mit Druckübersetzer tritt das Problem auf, dass die Stabilität in den Brennraum einzuspritzenden Einspritzmengen, besonders die Darstellung sehr kleiner Voreinspritzmengen, die im Rahmen einer Noreinsprit- zung erforderlich sind, nicht zuverlässig gewährleistet ist. Dies ist vor allem darauf zurück- zuführen, dass die Düsennadel bei druckgesteuerten Einspritzsystemen sehr schnell öffnet. Daher können sich sehr kleine Streuungen in der Ansteuerdauer des Steuerventiles stark auf die Einspritzmenge auswirken. Angesichts weiter steigender Anforderungen an die Emissions- und Geräuschentwicklung selbstzündender Nerbrennungskraftmaschinen sind weitere Maßnahmen am Einspritzsystem erforderlich, um die in naher Zukunft zu erwartenden verschärften Grenzwerte zu erfüllen.In pressure-controlled common rail injection systems with pressure intensifiers, the problem arises that the stability of the injection quantities to be injected into the combustion chamber, in particular the representation of very small pre-injection quantities, which are required as part of a standard injection, cannot be reliably guaranteed. This is mainly due to the fact that the nozzle needle opens very quickly in pressure-controlled injection systems. Therefore, very small variations in the control period of the control valve can have a major impact on the injection quantity. In view of the continuously increasing requirements for the emission and noise development of self-igniting internal combustion engines, further measures are required on the injection system in order to meet the tightened limit values to be expected in the near future.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff lässt sich die Öffnungsgeschwindigkeit eines Einspritzventilgliedes wie z.B. einer Düsen- nadel dämpfen, ohne das ein schnelles Schliessen des Einspritzventilgliedes beeinträchtigt würde. Ein mit verringerter Öffnungsgeschwindigkeit erfolgendes Öffnen eines Einspritzventilgliedes verbessert die Kleinstmengenfahigkeit eines Kraftstoffmjektors erheblich. Lassen sich kurze Einspritzungsabstände erreichen, können Kleinstmengen auch im Rahmen mehrfacher Noreinspritzungen in den Brennraum einer Nerbrennungskraftmaschine erfolgen.With the device for fuel injection proposed according to the invention, the opening speed of an injection valve member, such as dampen a nozzle needle without the fast closing of the injection valve member being impaired. Opening an injection valve member at a reduced opening speed considerably improves the small quantity capability of a fuel projector. If short injection intervals can be achieved, small quantities can also be produced in the context of multiple nor injections into the combustion chamber of a ner internal combustion engine.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung bleibt ohne Rückwirkung hinsichtlich eines schnell ablaufendes Schliessvorganges des Einspritzventilgliedes. Ein schnelles Schliessen des Einspritzventilgliedes beeinflusst die Emissionswerte einer selbstzündenden Nerbren- nungskraftmaschine günstig, da in einem fortgeschrittenen Stadium der Nerbrennung kein Kraftstoff mehr in den Brennraum der Nerbrennungskraftmaschine gelangt. Der im Brennraum befindliche Kraftstoff kann vollständig umgesetzt werden; unzulässig hohe HC- Werte werden ebenso wie die Rußbildung durch ein schnelles Schliessen des Einspritzventilgliedes unterdrückt. Ein schnelles Νadelschliessen begünstigt ferner einen flachen Ner- lauf der Mengenkennlinien des in den Brennraum einzuspritzenden Kraftstoffes beim bali- stischen Betrieb des Einspritzventilgliedes, d.h. während der Hubbewegung zwischen seinem oberen Anschlag und seinem brennraumseitigen Sitz. Ein flacher Verlauf der Mengenkennlinie erhöht ferner die Zumessungsgenauigkeit des in den Brennraum einzubringen Kraftstoffes erheblich, da Abweichungen hinsichtlich der Ansteuerung des Einspritzventil- gliedes keine starke Veränderung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge zur Folge haben. Im Gegensatz dazu führen Abweichungen hinsichtlich der Ansteuerung des Einspritzventilgliedes bei steil verlaufenden Mengenkennlinien dazu, dass diese Abweichungen mit einer starken Zunahme der in den Brennraum einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine eingespritzten Kraftstoffmenge einhergehen.The solution proposed according to the invention has no retroactive effect with regard to a rapid closing process of the injection valve member. A rapid closing of the injection valve member has a favorable influence on the emission values of a self-igniting ner internal combustion engine, since in an advanced stage of the ner combustion no fuel can get into the combustion chamber of the ner internal combustion engine. The fuel in the combustion chamber can be fully converted; Inadmissibly high HC values as well as the soot formation are suppressed by quickly closing the injection valve element. A rapid needle closing also favors a flat flow of the quantity characteristics of the fuel to be injected into the combustion chamber during the balistic operation of the injection valve member, i.e. during the stroke movement between its upper stop and its seat on the combustion chamber. A flat course of the quantity characteristic curve also considerably increases the metering accuracy of the fuel to be introduced into the combustion chamber, since deviations with regard to the control of the injection valve member do not result in a major change in the fuel quantity to be injected. In contrast, deviations with regard to the control of the injection valve member in the case of steeply running quantity characteristic curves mean that these deviations are accompanied by a sharp increase in the quantity of fuel injected into the combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine.
Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung der vorgeschlagenen Einrichtung zur Dämpfung eines Einspritzventilgliedes, wenn diese mit einem weiteren Befüllungspfad versehen wird. Dies ermöglicht es, dass ein Dämpfungselement sehr schnell in seiner Ausgangsstellung zurückfahrt und damit eine Dämpfungswirkung, d.h. eine Verringerung der Öffhungsge- schwindigkeit des Einspritzventilgliedes erreicht wird und so dicht aufeinander folgende Mehrfacheinspritzungen realisiert werden können, z.B. im Rahmen einer doppelten Voreinspritzung.The design of the proposed device for damping an injection valve element is particularly advantageous if it is provided with a further filling path. This enables a damping element to return very quickly to its starting position and thus a damping effect, ie a reduction in the opening speed of the injection valve member is reached and so close successive multiple injections can be realized, for example in the context of a double pre-injection.
Wird die erfindungsgemäß vorgeschlagene Einrichtung an einem druckübersetzten Kraft- stoffmjektor eingesetzt, ergibt sich ein Einspritzsystem mit hohem Einspritzdruck, einem guten hydraulischen Wirkungsgrad und einer stark verbesserten Kleinstmengenfahigkeit. Die vorgeschlagene Einrichtung zur Hubdämpfung eines Einspritzventilgliedes ist ferner an weiteren druckgesteuerten Einspritzsystemen, wie z.B. an Pumpe-Düse-Einheiten, Pumpe-Leitung-Düse-Einheiten sowie Verteilereinspritzpumpen als auch an Common- Rail-Systemen mit Kraftstoffinjektoren ohne Druckverstärker einsetzbar.If the device proposed according to the invention is used on a pressure-translated fuel injector, the result is an injection system with high injection pressure, good hydraulic efficiency and a greatly improved small quantity capability. The proposed device for damping the stroke of an injection valve member is also on other pressure-controlled injection systems, such as Can be used on pump-nozzle units, pump-line-nozzle units and distributor injection pumps as well as on common rail systems with fuel injectors without pressure booster.
Zeichnungdrawing
Anhand der Zeichnung wird die erfindungsgemäße Lösung nachfolgend eingehender beschrieben.The solution according to the invention is described in more detail below with reference to the drawing.
Es zeigt:It shows:
Figur 1 eine erste Ausführungsvariante einer Einrichtung zur Hubdämpfung an einem Einspritzventilglied mit einem im Dämpfungselement ausgebildeten Befüllpfad eines Dämpfungsraumes undFigure 1 shows a first embodiment of a device for stroke damping on an injection valve member with a filling path formed in the damping element of a damping space and
Figur 2 eine weitere, zweite Ausführungsvariante einer Einrichtung zur Hub- dämpfung eines Einspritzventilgliedes mit einem Dämpfungselement, welches zwei Befüllpfade zur Befüllung eines hydraulischen Dämpfungsraumes umfasst.FIG. 2 shows a further, second embodiment variant of a device for stroke damping of an injection valve member with a damping element, which comprises two filling paths for filling a hydraulic damping space.
Ausführungsvariantenvariants
Figur 1 ist die erste Ausführungsvariante einer Einrichtung zur Hubdämpfung eines Einspritzventilgliedes mit einem Dämpfungselement zu entnehmen, welches einen Befül- lungspfad für einen hydraulischen Dämpfungsraum umfasst.FIG. 1 shows the first variant of a device for stroke damping of an injection valve member with a damping element, which comprises a filling path for a hydraulic damping space.
Die Beschreibung der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Dämpfung der Hubbewegung eines Einspritzventilgliedes erfolgt anhand eines Kraftstoffinjektors mit Druckübersetzer. Die vorgeschlagene Einrichtung zur Dämpfung der Hubbewegung, insbesondere hinsichtlich einer Verringerung von dessen Öff ungsgeschwindigkeit, lässt sich auch an anderen Kraftstoffeinspritzsystemen wie beispielsweise Pumpe-Düse-Systemen als auch an Pumpe- Leitungs-Düse- Systemen, Verteilereinspritzpumpen sowie auch an Hochdruckspeicherein- spritzsystemen (Common-Rail) Einspritzanlagen einsetzen, deren Kraft stofrϊnjektor keinen Druckübersetzer umfassen.The device according to the invention for damping the stroke movement of an injection valve member is described using a fuel injector with a pressure booster. The proposed device for damping the lifting movement, in particular with regard to reducing its opening speed, can also be used on other fuel injection systems such as, for example, pump-nozzle systems and on pump Use line-nozzle systems, distributor injection pumps as well as high-pressure accumulator injection systems (common rail) injection systems whose fuel injector does not include a pressure intensifier.
Der in Figur 1 dargestellte druckübersetzte Kraftstoffinjektor 1 wird über einen hier nur schematisch dargestellten Hochdruckspeicherraum 2 (Common-Rail) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgt. Vom Innenraum des Hochdruckspeicherraumes 2 erstreckt sich eine Zuleitung 9 zu einem Druckübersetzer 5, der in den Kraftstoffinjektor 1 gemäß der in Figur 1 wiedergegebenen Ausfuhrungsvariante integriert ist. Der Drucküber- setzer 5 ist von einem Injektorkörper 3 des Kraftstoffinjektors 1 umschlossen. Der Kraftstoffinjektor 1 umfasst ferner ein Zumessventil 6, welches in der in Figur 1 dargestellten Ausfuhrungsvariante des Kraftstoffinjektors als 3/2- Wege- Ventil ausgebildet ist. Anstelle eines hier schematisch wiedergegebenen 3/2- Wege- Ventiles lässt sich auch ein 2/2- Wege- Ventil einsetzen. Das Zumessventil 6 kann sowohl als ein Magnetventil ausgebildet sein als auch über einen Piezoaktor betätigt werden. Daneben kann das Zumessventil 6 auch als Servoventil oder als direkt schaltendes Ventil ausgebildet sein. Im unteren Bereich des Kraftstoffinjektors 1, sich an den Injektorkörper 3 anschliessend, ist ein Düsenkörper 4 ausgebildet, welcher ein Einspritzventilglied 34 aufnimmt, über welches der unter hohem Druck stehende Kraftstoff in den Brennraum 7 einer selbstzündenden Verbrennungskraft- maschine eingespritzt wird. Das Einspritzventilglied 34 kann als eine einteilige oder auch als eine mehrteilig konfigurierte Düsennadel ausgebildet sein. Vom Zumessventil 6 aus erstreckt sich ein mit Bezugszeichen 8 bezeichneter niederdruckseitiger Rücklauf zu einem in Figur 1 nicht dargestellten Kraftstoffreservoir, so z.B: dem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges.The pressure-translated fuel injector 1 shown in FIG. 1 is supplied with fuel under high pressure via a high-pressure storage space 2 (common rail) which is only shown schematically here. A feed line 9 extends from the interior of the high-pressure storage space 2 to a pressure booster 5, which is integrated in the fuel injector 1 in accordance with the embodiment variant shown in FIG. The pressure converter 5 is enclosed by an injector body 3 of the fuel injector 1. The fuel injector 1 further comprises a metering valve 6, which in the embodiment variant of the fuel injector shown in FIG. 1 is designed as a 3/2-way valve. Instead of a 3/2-way valve shown schematically here, a 2/2-way valve can also be used. The metering valve 6 can be designed as a solenoid valve as well as actuated via a piezo actuator. In addition, the metering valve 6 can also be designed as a servo valve or as a direct switching valve. In the lower area of the fuel injector 1, adjoining the injector body 3, a nozzle body 4 is formed which receives an injection valve member 34, via which the fuel under high pressure is injected into the combustion chamber 7 of a self-igniting internal combustion engine. The injection valve member 34 can be designed as a one-part or also as a multi-part configured nozzle needle. From the metering valve 6, a low-pressure return, designated by reference numeral 8, extends to a fuel reservoir, not shown in FIG. 1, for example: the fuel tank of a motor vehicle.
Der über die Zuleitung 9, in welcher eine Druckpulsationen dämpfende Drosselstelle 42 integriert sein kann, über den Hochdruckspeicherraum 2 (Common-Rail) beaufschlagbare Druckübersetzer 5 umfasst einen Arbeitsraum 10, in welchen die Zuleitung 9 mündet. Der Druckübersetzer 5 umfasst ferner einen Steuerraum 11. Der Arbeitsraum 10 und der Steu- erraum 11 des Druckübersetzers 5 sind durch eine Kolbeneinheit 12 voneinander getrennt. Die Kolbeneinheit 12 umfasst in der Ausführungsvariante des Druckübersetzers gemäß Figur 1 einen ersten Teilkolben 13 sowie einen zweiten Teilkolben 14. Die untere Stirnseite 14.1 des zweiten Teilkolbens 14 beaufschlagt einen Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers 5. Im Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 ist ein Rückstellfederele- ment 17 aufgenommen, welches sich einerseits an der als Widerlagers 16 dienenden Bodenfläche des Steuerraumes 11, d.h. an einer Ringfläche innerhalb des Injektorkörpers 3 abstützt und andererseits an einem am zweiten Teilkolben 14 ausgebildeten Anschlag 18 anliegt. Die Kolbeneinheit 12 des Druckübersetzers 5 kann sowohl als einstückiges Bauteil als auch - wie in Figur 1 dargestellt - als mehrteiliges Bauteil ausgebildet sein. Der Durch- messer des ersten Teilkolbens 13 ist in einem größeren Durchmesser ausgeführt, als der Durchmesser des zweiten Teilkolbens 14, dessen untere Stirnseite 14.1 den Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers 5 begrenzt.The pressure intensifier 5 which can be acted upon via the feed line 9, in which a throttle point 42 damping pressure pulsations can be integrated, via the high-pressure storage space 2 (common rail), comprises a work space 10, into which the feed line 9 opens. The pressure intensifier 5 further comprises a control chamber 11. The working chamber 10 and the control chamber 11 of the pressure intensifier 5 are separated from one another by a piston unit 12. In the embodiment variant of the pressure intensifier according to FIG. 1, the piston unit 12 comprises a first partial piston 13 and a second partial piston 14. The lower end face 14.1 of the second partial piston 14 acts on a compression chamber 15 of the pressure intensifier 5. In the control chamber 11 of the pressure intensifier 5 there is a return spring element 17 recorded, which is supported on the one hand on the bottom surface of the control chamber 11 serving as an abutment 16, ie on an annular surface within the injector body 3 and on the other hand rests against a stop 18 formed on the second partial piston 14. The piston unit 12 of the pressure intensifier 5 can be designed both as a one-piece component and, as shown in FIG. 1, as a multi-part component. The through The knife of the first partial piston 13 is designed with a larger diameter than the diameter of the second partial piston 14, the lower end face 14.1 of which limits the compression space 15 of the pressure intensifier 5.
Vom Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 erstreckt sich eine Zuleitung 19 zum Zumessventil 6, welches in der in Figur 1 dargestellten Stellung in Offenstellung steht, so dass vom Arbeitsraum 10 über die Zuleitung 19 zum Zumessventil 6 und eine Steuerleitung 20 Kraftstoff in den Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 strömt.A feed line 19 extends from the working chamber 10 of the pressure booster 5 to the metering valve 6, which is in the open position in the position shown in FIG. 1, so that fuel flows into the control chamber 11 of the pressure booster from the working room 10 via the line 19 to the metering valve 6 and a control line 5 streams.
Der über den zweiten Teilkolben 14 druckbeaufschlagbare Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers 5 steht über eine Verbindungsleitung 21 mit einem im Düsenkörper 4 des Kraftstoffinjektors 1 ausgebildeten Düsenraum 22 in Verbindung. Der Düsenraum 22 umgibt das bevorzugt als Düsennadel ausgebildet Einspritzventilglied 34 im Bereich einer am Außenumfang des Einspritzventilgliedes 34 ausgebildeten Druckschulter 37. Vom Düsen- räum 22 erstreckt sich ein Ringspalt 38 in Richtung auf die Spitze 39 des Einspritzventilgliedes. Entlang dieses Ringspaltes 38 strömt der unter sehr hohem Druck stehende Kraftstoff am Düsenraum 22 zum brennraumseitigen Sitz 40 des Einspritzventilgliedes 34. Unterhalb des brennraumseitigen Sitzes 40 des Einspritzventilgliedes sind in den Brennraum 7 einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine mündende Einspritzöffhungen 39 aus- gebildet. Die Einspritzöffnungen 39 werden bevorzugt als konzentrische Lochkreise ausgebildet, so dass eine feine Zerstäubung des in den Brennraum 7 eingebrachten Kraftstoffes gewährleistet ist.The compression space 15 of the pressure booster 5 which can be pressurized via the second partial piston 14 is connected via a connecting line 21 to a nozzle space 22 formed in the nozzle body 4 of the fuel injector 1. The nozzle chamber 22 surrounds the injection valve member 34, which is preferably designed as a nozzle needle, in the region of a pressure shoulder 37 formed on the outer circumference of the injection valve member 34. An annular gap 38 extends from the nozzle chamber 22 in the direction of the tip 39 of the injection valve member. The fuel, which is under very high pressure, flows along this annular gap 38 at the nozzle chamber 22 to the combustion chamber-side seat 40 of the injection valve member 34. Below the combustion chamber-side seat 40 of the injection valve member, injection openings 39 opening into the combustion chamber 7 of a self-igniting internal combustion engine are formed. The injection openings 39 are preferably designed as concentric circles of holes, so that a fine atomization of the fuel introduced into the combustion chamber 7 is ensured.
An der dem brennraumseitigen Sitz 40 des Einspritzventilgliedes 34 gegenüberliegenden Seite ist dem Einspritzventilglied 34 ein weiterer hydraulischer Raum 23 zugeordnet. Der weitere hydraulische Raum 23 nimmt sowohl ein erstes Federelement 32 als auch ein zweites Federelement 33 auf. Das mit Bezugszeichen 33 identifizierte zweite Federelement beaufschlagt eine Stirnseite 35 des Einspritzventilgliedes. Das zweite Federelement 33 stützt sich an der Oberseite des weiteren hydraulischen Raumes 23 innerhalb des Düsen- körpers 4 des Kraft stoffinjektors 1 ab.On the side opposite the combustion chamber-side seat 40 of the injection valve member 34, a further hydraulic space 23 is assigned to the injection valve member 34. The further hydraulic space 23 accommodates both a first spring element 32 and a second spring element 33. The second spring element identified by reference numeral 33 acts on an end face 35 of the injection valve member. The second spring element 33 is supported on the top of the further hydraulic space 23 within the nozzle body 4 of the fuel injector 1.
Im weiteren hydraulischen Raum 23 ist ein Dämpfungselement 29 aufgenommen, welches beispielsweise in Kolbenform ausgebildet werden kann. Das Dämpfungselement 29 begrenzt mit seiner der Stirnseite 35 des Einspritzventilgliedes 34 abgewandten Stirnseite einen Dämpfungsraum 28. Das Dämpfungselement 29 ist unabhängig vom Hub des Einspritzventilgliedes 34 zu diesem bewegbar. Das Dämpfungselement 29 umfasst auf seiner dem Dämpfungsraum 28 abgewandten Stirnseite eine Ringfläche 31. An der Ringfläche 31 des Dämpfungselementes 29 stützt sich das erste Federelement 32 ab, welches sich mit seinen gegenüberliegenden Ende, analog zum zweiten Federelement 33, an der Decke des weiteren hydraulischen Raumes 23 innerhalb des Düsenkörpers 4 abstützt. Das Dämpfungselement 29 und die Stirnseite 35 liegen im weiteren hydraulischen Raum 23 entlang einer Trennfuge 36 aneinander an. In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante sind die die Trennfuge 36 bildenden Flächen, d.h. die Unterseite der Ringfläche 31 und die Stirnseite 35 im oberen Bereich des Einspritzventilgliedes 34 als Planflächen ausgebildet.In the further hydraulic space 23, a damping element 29 is accommodated, which can be designed, for example, in the form of a piston. The damping element 29 delimits a damping space 28 with its end face facing away from the end face 35 of the injection valve member 34. The damping element 29 can be moved relative to the stroke of the injection valve member 34. The damping element 29 comprises an annular surface 31 on its end face facing away from the damping space 28. The first spring element 32 is supported on the annular surface 31 of the damping element 29 and, with its opposite ends, is analogous to the second spring element 33 on the ceiling of the supports further hydraulic space 23 within the nozzle body 4. The damping element 29 and the end face 35 rest against one another in the further hydraulic space 23 along a parting line 36. In the embodiment variant shown in FIG. 1, the surfaces forming the parting line 36, that is to say the underside of the annular surface 31 and the end face 35 in the upper region of the injection valve member 34, are designed as flat surfaces.
Vom weiteren hydraulischen Raum 23 erstreckt sich ein Befüllpfad 26, in welchem ein Rückschlagventil 27 angeordnet ist zum Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers 5, welcher durch den Befüllpfad 26 mit Kraftstoff befüllt werden kann. Darüber hinaus ist der weitere hydraulische Raum 23 über eine Überströmleitung 24 mit dem Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 verbunden.A filling path 26, in which a check valve 27 is arranged, extends from the further hydraulic space 23 to the compression space 15 of the pressure booster 5, which can be filled with fuel through the filling path 26. In addition, the further hydraulic chamber 23 is connected to the control chamber 11 of the pressure booster 5 via an overflow line 24.
Im Ruhezustand des in Figur 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzsystems ist das Zumessventil 6 nicht angesteuert und es findet keine Einspritzung am brennraumseitigen Ende des Einspritzventilgliedes 34 in den Brennraum 7 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine statt. Der im Inneren des Hochdruckspeicherraumes 2 (Common-Rail) herrschende Druck steht über die Zuleitung 9 im Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 an. Ferner steht der im Arbeitsraum 10 herrschende Druck über die Zuleitung 19 am Zumessventil 6 an und über dieses via Steuerleitung 20 auch im Steuerraum 11 des Druckübersetzeres 5. Darüber hinaus steht der im Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 anstehende Druck, der den im Innenraum des Hochdruckspeicherraumes 2 (Common-Rail) herrschenden Druck entspricht, über die Überströmleitung 24 auch im weiteren hydraulischen Raum 23 innerhalb des Düsenkörpers 4 an. Über den Befüllpfad 26 des darin aufgenommene Rückschlagventil 27 steht der Raildruck, d.h. der im Innenraum des Hochdruckspeicherraumes 2 herrschende Druck darüber hinaus im Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers 5 an und über die Verbindungsleitung 21 auch in dem das Einspritzventilglied 34 umgebenden Düsenraum 22. Ferner steht der im Inneren des weiteren hydraulischen Raumes 23 herrschende Druck über einen eine Drosselstelle enthaltenden Überströmkanal 30 auch im Dämpfungsraum 28, der von einer Stirnseite des Dämpfungselementes 29 begrenzt wird, an.In the idle state of the fuel injection system shown in FIG. 1, the metering valve 6 is not activated and there is no injection at the end of the injection valve member 34 on the combustion chamber side into the combustion chamber 7 of the self-igniting internal combustion engine. The pressure prevailing in the interior of the high-pressure storage space 2 (common rail) is present via the feed line 9 in the working space 10 of the pressure booster 5. Furthermore, the pressure prevailing in the working chamber 10 is present at the metering valve 6 via the feed line 19 and also via this via the control line 20 in the control chamber 11 of the pressure intensifier 5 (Common rail) corresponds to the prevailing pressure, via the overflow line 24 also in the further hydraulic space 23 within the nozzle body 4. Via the filling path 26 of the check valve 27 accommodated therein, the rail pressure, i.e. the pressure prevailing in the interior of the high-pressure storage space 2 is also present in the compression space 15 of the pressure booster 5 and, via the connecting line 21, also in the nozzle space 22 surrounding the injection valve member 34. Furthermore, the pressure prevailing in the interior of the further hydraulic space 23 is via an overflow channel containing a throttle point 30 also in the damping space 28, which is delimited by an end face of the damping element 29.
Im Grundzustand sind demnach alle hydraulisch beaufschlagbaren Räume 10, 11 und 15 am Druckübersetzer 5 mit Raildruck, d.h. mit dem im Inneren des Hochdruckspeicherraumes 2 herrschenden Druckniveau beaufschlagt und die Kolbeneinheit 12 innerhalb des Druckübersetzers 5 befindet sich in ihrem druckausgeglichenen Zustand. In diesem Zustand ist der Druckübersetzer 5 deaktiviert und es findet keine Druckverstärkung statt. In diesem Zustand wird die Kolbeneinheit 12 des Druckübersetzers 5 über ein Rückstellfederelement 17 in der Ausgangslage gehalten. Der Kompressionsraum 15 wird vom weiteren hydraulischen Raum 23 über die von diesem abzweigende Befüllleitung 26, mit inte- griertem Rückschlagventil 27, mit einem Kraftstoffvolumen befüllt. Durch den im weiteren hydraulischen Raum 23 herrschenden Druck wird eine hydraulische Schließkraft auf das Einspritzventilglied 34 ausgeübt. Die auf das Einspritzventilglied 34 wirkende an dessen Stirnseite 35 angreifende hydraulische Kraft kann durch die Federkraft des zweiten Fe- derelementes 33 unterstützt werden. Daher kann dem Inneren des Hochdruckspeicherraumes 2 anstehende Druck, d.h. der Rail-Druck stets im das Einspritzventilglied 34 umgebenden Druckraum 22 (Düsenraum) anstehen, ohne dass das Einspritzventilglied 34 ungewollt die Einspritzöffhungen 39 zum Brennraum 7 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine freigibt.In the basic state, therefore, all hydraulically pressurized spaces 10, 11 and 15 on the pressure intensifier 5 are subjected to rail pressure, that is to say the pressure level prevailing in the interior of the high-pressure storage space 2, and the piston unit 12 within the pressure intensifier 5 is in its pressure-balanced state. In this state, the pressure intensifier 5 is deactivated and there is no pressure boosting. In this state, the piston unit 12 of the pressure booster 5 is held in the starting position via a return spring element 17. The compression space 15 is separated from the other hydraulic space 23 via the filling line 26 branching from it, with integrated Check valve 27, filled with a fuel volume. A hydraulic closing force is exerted on the injection valve member 34 by the pressure prevailing in the further hydraulic space 23. The hydraulic force acting on the end face 35 of the injection valve member 34 can be supported by the spring force of the second spring element 33. Therefore, the pressure inside the high-pressure storage chamber 2, ie the rail pressure, can always be present in the pressure chamber 22 (nozzle chamber) surrounding the injection valve member 34 without the injection valve member 34 unintentionally opening the injection openings 39 to the combustion chamber 7 of the self-igniting internal combustion engine.
Die Zumessung des Kraftstoffes erfolgt durch eine Entlastung des Steuerraumes 11 des Druckübersetzers 5 über eine Aktivierung, d.h. eine Ansteuerung des beispielsweise als 3/2- Wege- Ventil ausgebildeten Zumessventiles 6. Der Steuerraum 11 wird durch eine Aktivierung des Zumessventils 6 in seine Schliessstellung von der Systemdruckversorgung, d.h. vom Hochdruckspeicherraum 2 und von der Zuleitung 19 zum Zumessventil 6 getrennt und mit den niederdruckseitigen Rücklauf 8 verbunden. Der Druck im Steuerraum 11, der auch als Rückraum bezeichnet wird, nimmt ab, wodurch der Druckübersetzer 5 aktiviert wird und der Druck im Kompressionsraum 15 und damit aufgrund der Verbindungsleitung 21 auch im Druckraum 22 ansteigt. Auch dadurch bedingt erhöht sich die in Öff ungs- richtung am Einspritzventilglied 34 an dessen Druckschulter 37 angreifende hydraulische Kraft, wobei sich gleichzeitig der Druck im weiteren hydraulischen Raum 23 aufgrund von dessen Verbindung über die Überströmleitung 24 mit dem druckentlasteten Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 abbaut und dadurch die in Schließrichtung wirkende Druckkraft auf die Stirnseite 35 des Einspritzventilgliedes 34 abnimmt.The fuel is metered by relieving the pressure on the control chamber 11 of the pressure booster 5 via activation, i.e. a control of the metering valve 6, which is designed, for example, as a 3/2-way valve. By activating the metering valve 6, the control chamber 11 is moved into its closed position by the system pressure supply, i.e. separated from the high-pressure storage chamber 2 and from the feed line 19 to the metering valve 6 and connected to the return 8 on the low-pressure side. The pressure in the control chamber 11, which is also referred to as the rear chamber, decreases, as a result of which the pressure intensifier 5 is activated and the pressure in the compression chamber 15 and therefore also in the pressure chamber 22 due to the connecting line 21 increases. This also increases the hydraulic force acting on the injection valve member 34 at its pressure shoulder 37 in the opening direction, the pressure in the further hydraulic chamber 23 simultaneously being reduced and reduced due to its connection via the overflow line 24 to the pressure-relieved control chamber 11 of the pressure booster 5 as a result, the pressure force acting in the closing direction on the end face 35 of the injection valve member 34 decreases.
Aufgrund der ansteigenden hydraulischen Kraft, die an der Druckschulter 37 des Einspritz- ventilgiedes 34 im Druckraum 22 angreift, öffnet das Einspritzventilglied 34 druckgesteuert und gibt die Einspritzöffnungen 39 an der brennraumseitigen Spitze 39 des Einspritzventilgliedes 34 frei. Bei der Öffnungshubbewegung des Einspritzventilgliedes 34 drückt dessen Stirnseite 35, die entlang der Stoßfuge 36 an der Ringfläche 31 des Dämpfungselementes 29 anliegt, dieses nach oben, so dass dessen der Stirnseite 35 des Einspritzventilgliedes 34 abgewandte Stirnseite in den Dämpfungsraum 28 einfährt. Das im Dämpfungsraum 28 enthaltene Kraftstoffvolumen strömt über den eine Drosselstelle enthaltenden Überströmkanal 30 in den weiteren hydraulischen Raum 23, wird demnach über die Über- Strömleitung 30 in den weiteren hydraulischen Raum 23 verdrängt. Aufgrund dieser Verdrängung stellt sich eine einem zu schnellen Auffahren des Einspritzventilgliedes 34 entgegenwirkende Dämpfungskraft ein. Daraus resultiert eine Verzögerung der Öffnungsge- schwindigkeit des Einspritzventilgliedes 34. Die Nadelöffnungsgeschwindigkeit lässt sich über die Auslegung, d.h. den Durchflussquerschnitt der in der Überströmleitung 30 enthaltene Drosselstelle variieren.Due to the increasing hydraulic force, which acts on the pressure shoulder 37 of the injection valve member 34 in the pressure chamber 22, the injection valve member 34 opens under pressure control and opens the injection openings 39 at the tip 39 of the injection valve member 34 on the combustion chamber side. During the opening stroke movement of the injection valve member 34, its end face 35, which bears against the annular surface 31 of the damping element 29 along the butt joint 36, presses it upward, so that its end face remote from the end face 35 of the injection valve member 34 enters the damping chamber 28. The fuel volume contained in the damping chamber 28 flows via the overflow channel 30 containing a throttle point into the further hydraulic space 23, and is accordingly displaced into the further hydraulic space 23 via the overflow line 30. Because of this displacement, a damping force counteracts a rapid opening of the injection valve member 34. This results in a delay in the opening speed of the injection valve member 34. The needle opening speed can be vary over the design, ie the flow cross-section of the throttle point contained in the overflow line 30.
Solange der Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 druckentlastet bleibt und der Druck- Übersetzer 5 aktiviert ist, wird der Kraftstoff im Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers verdichtet. Der im Kompressionsraum 15 durch Einfahren des zweiten Teilkolbens 14 mit seiner Stirnseite 14.1 im Kompressionsraum 15 verdichtete Kraftstoff strömt über die Verbindungsleitung 21 in den Druckraum 22 im Injektorkörper 4 und von diesem den Ringspalt 38 entlang in Richtung auf die geöffneten Einspritzöffnungen 39 und zerstäubt in den Brennraum 7 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine.As long as the control chamber 11 of the pressure intensifier 5 remains depressurized and the pressure translator 5 is activated, the fuel in the compression chamber 15 of the pressure intensifier is compressed. The fuel compressed in the compression chamber 15 by retracting the end face 14.1 of the second piston 14.1 in the compression chamber 15 flows via the connecting line 21 into the pressure chamber 22 in the injector body 4 and from there along the annular gap 38 in the direction of the opened injection openings 39 and atomizes into the combustion chamber 7 of the self-igniting internal combustion engine.
Zum Beenden der Einspritzung wird bei erneuter Aktivierung des Zumessventiles 6 in seine in Figur 1 dargestellte Schaltstellung der Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 wieder vom niederdruckseitigen Rücklauf 8 getrennt und mit der Zuleitung 19 zum Zumessventil 6 verbunden, wodurch der Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 wieder mit dem im Hochdruckspeicherraum 2 (Common-Rail) herrschenden Druckniveau beaufschlagt wird. Dadurch baut sich sowohl im Steuerraum 11 als auch im weiteren hydraulischen Raum 23 das im Inneren des Hochdruckspeicherraumes 2 herrschende Druckniveau auf. Der mit seiner Stirnseite 14.1 in den Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers 5 eingefahrene zweite Teilkolben 14 wird aufgrund der Druckbeaufschlagung des Steuerraumes 11 durck- ausgeglichen, wodurch der Druck im Kompressionsraum 15 und damit im Druckraum 22 abnimmt. Da im weiteren hydraulischen Raum 23, bedingt durch die Verbindung des Steuerraumes 11 mit dem weiteren hydraulischen Raum 23 über die Überströmleitung 24, ebenfalls das im Inneren des Hochdruckspeicherraumes 2 herrschende Druckniveau ansteht, ist das Einspritzventilglied 34 nunmehr hydraulisch ausgeglichen und wird durch das im weiteren hydraulischen Raum 23 angeordnete, die Stirnseite 35 des Einspritzventilgliedes 34 beaufschlagende Feder geschlossen und in den brennraumseitigen Sitz 40 gedrückt. Dadurch wird die Einspritzung von Kraftstoff über die Einspritzöffhungen 39 in den Brennraum 7 der Verbrennungskraftmaschine beendet. Bei geeigneter hydraulischer Auslegung kann auf die die Stirnseite 35 des Einspritzventilgliedes 34 wirkende Feder, d.h. auf das zweite Federelement 33 auch verzichtet werden, da dann während des Schliessens des Einspritzventilgliedes 34, d.h. während dessen Einfahren in den brennraumseitigen Sitz 40 eine hydraulische Schliesskraft erzeugt werden kann.To end the injection, when the metering valve 6 is activated again in its switching position shown in FIG. 1, the control chamber 11 of the pressure booster 5 is again separated from the low-pressure return 8 and connected to the feed line 19 to the metering valve 6, as a result of which the control chamber 11 of the pressure booster 5 is connected to the pressure level prevailing in the high-pressure storage chamber 2 (common rail). As a result, the pressure level prevailing in the interior of the high-pressure storage space 2 builds up both in the control space 11 and in the further hydraulic space 23. The end face 14.1 of the second partial piston 14, which is inserted into the compression chamber 15 of the pressure booster 5, is compensated for by the pressure on the control chamber 11, as a result of which the pressure in the compression chamber 15 and thus in the pressure chamber 22 decreases. Since the pressure level prevailing in the interior of the high-pressure storage space 2 is also present in the further hydraulic space 23, due to the connection of the control space 11 to the further hydraulic space 23 via the overflow line 24, the injection valve member 34 is now hydraulically balanced and is further hydraulically balanced Room 23 arranged, acting on the end face 35 of the injection valve member 34 closed and pressed into the combustion chamber seat 40. As a result, the injection of fuel via the injection openings 39 into the combustion chamber 7 of the internal combustion engine is ended. With a suitable hydraulic design, the spring acting on the end face 35 of the injection valve member 34, i.e. the second spring element 33 can also be dispensed with, since then during the closing of the injection valve member 34, i.e. during its retraction into the combustion chamber-side seat 40, a hydraulic closing force can be generated.
Das Einspritzventilglied 35 kann sich beim Einfahren in den brennraumseitigen Sitz 40, d.h. beim Schliessen an der Trennfuge 36 von der Ringfläche 31 des Dämpfungselementes 29 trennen. Dadurch wird ein schnelles und gedämpftes Schliessen des Einspritzventilgliedes 34 in seine die Einspritzöffnungen 39 zum Brennraum 7 verschliessende Stellung sichergestellt. Zur Verringerung der Schliessgeschwindigkeit des Einspritzventilgliedes 35 kann in der Überströmleitung 24 zwischen dem Steuerraum 11 des Druckübersetzers und dem weiteren hydraulischen Raum 23 eine Drosselstelle 25 vorgesehen werden. Nach dem Druckausgleich des Systems wird die Kolbeneinheit 12 des Druckübersetzers durch die Rückstellfeder 17 in ihre Ausgangslage zurückgestellt, wobei eine Befüllung des Kompres- sionsraumes 15 über den weiteren hydraulischen Raum 23 mittels des bereits erwähnten Befüllpfades 26 mit integriertem Rückschlagventil 27 erfolgen kann. Das bevorzugt als Dämpfungskolben ausgebildete Dämpfungselement 29 wird durch das die Ringfläche 31 beaufschlagende erste Federelement 32 in seine Ausgangsstellung zurückgestellt, wobei eine Wiederbefüllung des Dämpfungsraumes 28 über den Überströmkanal 30 mit Drossel- stelle vom weiteren hydraulischen Raum 23 aus erfolgt.The injection valve member 35 can separate from the annular surface 31 of the damping element 29 when it is moved into the combustion chamber-side seat 40, ie when it is closed at the parting line 36. This ensures rapid and damped closing of the injection valve member 34 into its position closing the injection openings 39 to the combustion chamber 7. To reduce the closing speed of the injection valve member 35 a throttle point 25 can be provided in the overflow line 24 between the control chamber 11 of the pressure booster and the further hydraulic chamber 23. After the pressure equalization of the system, the piston unit 12 of the pressure booster is returned to its starting position by the return spring 17, wherein the compression space 15 can be filled via the further hydraulic space 23 by means of the filling path 26 already mentioned with an integrated check valve 27. The damping element 29, which is preferably designed as a damping piston, is returned to its starting position by the first spring element 32 acting on the annular surface 31, the damping chamber 28 being refilled via the overflow channel 30 with a throttle point from the further hydraulic chamber 23.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausfuhrungsvariante einer Einrichtung zur Hubdämpfung eines Einspritzventilgliedes mit zwei im hydraulischen Dämpfungselement vorgesehenen Befüll- faden.FIG. 2 shows a further embodiment variant of a device for damping the stroke of an injection valve member with two filling threads provided in the hydraulic damping element.
Die in Figur 2 dargestellte weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Einrichtung zur Dämpfung der Hubbewegung eines Einspritzventilgliedes 34 entspricht hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise im wesentlichen der in Figur 1 beschriebenen Ausfuhrungsvariante der erfindungsgemäßen Lösung.The further embodiment variant shown in FIG. 2 of the device proposed according to the invention for damping the lifting movement of an injection valve member 34 essentially corresponds in terms of its structure and mode of operation to the embodiment variant of the solution according to the invention described in FIG.
Im Unterschied zur in Figur 1 dargestellten Einrichtung zur Dämpfung der Hubbewegung eines Einspritzventilgliedes 34, ist mit der in Figur 2 dargestellten Ausfuhrungsvariante eine weitere Ausführung eines Dämpfungselementes 29 dargestellt, welche auch für dicht aufeinander folgende Mehrfacheinspritzungen, wie z.B. einer doppelten Voreinspritzung wirksam ist. Die in Figur 2 dargestellte Ausfuhrungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung unterscheidet sich von der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante dadurch, dass der Dämpfungsraum 28 im Injektor des Düsenkörpers 4 über einen weiteren, größer dimensionierten Befüllkanal 45 befüllt werden kann.In contrast to the device for damping the stroke movement of an injection valve member 34 shown in FIG. 1, the embodiment variant shown in FIG. 2 shows a further embodiment of a damping element 29 which is also suitable for closely injected multiple injections, such as e.g. a double pilot injection is effective. The embodiment variant of the solution proposed according to the invention shown in FIG. 2 differs from the embodiment variant shown in FIG. 1 in that the damping space 28 in the injector of the nozzle body 4 can be filled via a further, larger-sized filling channel 45.
Im Unterschied zur in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante des Dämpfungselementes 29 umfasst das in Figur 2 dargestellte Dämpfungselement 29 an seiner der Stirnseite 35 des Einspritzventilgliedes 34 zuweisenden Stirnfläche eine Dichtfläche 43. Die Dichtfläche 43 kann wie in Figur 2 dargestellt mit einer balligen Kontur 44 versehen sein. Der das Dämp-.= füngselement 29 gemäß Figur 2 durchziehende Strömungskanal 45 mündet einerseits an der Stirnseite, die den Dämpfungsraum 28 begrenzt und andererseits an der Dichtfläche 43 mit balliger Kontur 44 unterhalb der Ringfläche 31. Der das Dämpfungselement 29 koaxial zu dessen Symmetrielinie durchziehende Überströmkanal 45 umfasst einen ersten Kanalabschnitt 45.1 sowie einen zweiten Kanalabschnitt 45.2. Der erste Kanalabschnitt 45.1 ist im Vergleich zum zweiten weiteren Kanalabschnitt 45.2 in einem verringerten Durchmesser ausgebildet, wodurch dem ersten Kanalabschnitt 45.1 eine Drosselfunktion zukommen kann. Damit kann ein Prellen des Dämpfungselementes (29) unterbunden werden.In contrast to the embodiment variant of the damping element 29 shown in FIG. 1, the damping element 29 shown in FIG. 2 comprises a sealing surface 43 on its end face facing the end face 35 of the injection valve member 34. The sealing surface 43 can be provided with a spherical contour 44 as shown in FIG. The flow channel 45 which passes through the damping element 29 according to FIG. 2 opens on the one hand on the end face which delimits the damping space 28 and on the other hand on the sealing surface 43 with a spherical contour 44 below the annular surface 31. The overflow channel which runs through the damping element 29 coaxially to its line of symmetry 45 comprises a first channel section 45.1 and a second channel section 45.2. The first channel section 45.1 has a reduced diameter compared to the second further channel section 45.2 formed, whereby the first channel section 45.1 can perform a throttling function. Bouncing of the damping element (29) can thus be prevented.
Analog zu in Figur 1 dargestellte Dämpfungselement 29 ist das in Figur 2 dargestellte Dämpfungselement über ein erstes Federelement 32 beaufschlagt, welches sich an der Decke des weiteren hydraulischen Raumes 23 im Düsenkörper 4 einerseits und an der Innenseite der Ringfläche 31 am Dämpfungselement 29 andererseits abstützt.Analogously to the damping element 29 shown in FIG. 1, the damping element shown in FIG. 2 is acted upon by a first spring element 32 which is supported on the ceiling of the further hydraulic space 23 in the nozzle body 4 on the one hand and on the inside of the annular surface 31 on the damping element 29 on the other hand.
Beim Öffnen des Einspritzventilgliedes 34 durch einen Druckaufbau im Druckraum 22, bedingt durch Zuströmen von Kraftstoff aus dem Kompressionsraum 15 über die Verbindungsleitung 21 in den Druckraum 22 und einer auf die Druckschulter 37 des Einspritzventilgliedes 34 wirkenden Druckkraft, fahrt das Einspritzventilglied 34 in Öffnungsrichtung in den weiteren hydraulischen Raum 23 ein. Dabei wird die Dichtfläche 43 an der Unterseite der Ringfläche 31 verschlossen. Damit ist der Strömungskanal 45.1 im Inneren des Dämpfungselementes 29 verschlossen. Der aus dem Dämpfungsraum 28 verdrängte Kraftstoff vermag lediglich über den zweiten Kanalabschnitt 45.2 und die eine Wandung 47 des Dämpfungselementes 29 durchsetzende Überströmleitung mit Drosselstelle 30 in den weiteren hydraulischen Raum 23 abzuströmen. Auf diese Weise wird die Öffnungsge- schwindigkeit des Einspritzventilgliedes 34 begrenzt und ist abhängig von der Konfigurati- on der Drosselstelle, d.h. deren Durchfluss in der Wandung 47 des Dämpftmgselementes 29. Beim Schliessen des Einspritzventilgliedes 34 trennt sich dessen Stirnseite 35 von der Dichtfläche 43 an der Unterseite der Ringfläche 31 des Dämpfungselementes 29. Dadurch wird die Öffnung des Strömungskanales 45.1 des Dämpfungselementes 29 in der Dichtfläche 43 freigegeben, wodurch Kraftstoff über den ersten Kanalabschnitt 45.1 und den zwei- ten Kanalabschnitt 45.2 in den Dämpfungsraum 28 überströmt. Auf diese Weise erfolgt ein schnelles Befüllen des Dämpfungsraumes 28, so dass das bevorzugt als Dämpfungskolben ausgebildete Dämpfungselement 29 wieder in seine Ausgangslage zurückfährt. Auf diese Weise lässt sich eine Dämpfung der Öffnungsgeschwindigkeit des Einspritzventilgliedes 35 bei dessen Öff ungsbewegung erreichen, wobei jedoch dessen schnelles Schliessen durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Einrichtung zur Dämpfung der Hubbewegung des Einspritzventilgliedes 35 nicht beeinträchtigt wird.When the injection valve member 34 opens due to a pressure build-up in the pressure chamber 22, due to the inflow of fuel from the compression chamber 15 via the connecting line 21 into the pressure chamber 22 and a pressure force acting on the pressure shoulder 37 of the injection valve member 34, the injection valve member 34 moves in the opening direction in the further direction hydraulic space 23 a. The sealing surface 43 is closed on the underside of the annular surface 31. The flow channel 45.1 in the interior of the damping element 29 is thus closed. The fuel displaced from the damping chamber 28 can only flow into the further hydraulic chamber 23 via the second channel section 45.2 and the overflow line with a throttle point 30 passing through a wall 47 of the damping element 29. In this way, the opening speed of the injection valve member 34 is limited and is dependent on the configuration of the throttle point, i.e. their flow in the wall 47 of the damping element 29. When the injection valve member 34 closes, its end face 35 separates from the sealing surface 43 on the underside of the annular surface 31 of the damping element 29. This opens up the opening of the flow channel 45.1 of the damping element 29 in the sealing surface 43, whereby fuel flows into the damping chamber 28 via the first duct section 45.1 and the second duct section 45.2. In this way, the damping chamber 28 is filled quickly, so that the damping element 29, which is preferably designed as a damping piston, returns to its starting position. In this way, the opening speed of the injection valve member 35 can be damped during its opening movement, but its rapid closing is not impaired by the device proposed according to the invention for damping the lifting movement of the injection valve member 35.
In Abwandlung zu den dargestellten Ausfuhrungsvarianten kann die Überströmleitung 24 anstelle des Steuerraumes 11 des Druckübersetzers 5 auch mit dessen Arbeitsraum 10 ver- bunden werden. Ferner lässt sich ein Befüllen des Kompressionsraumes 15 des Druckübersetzers über den Befüllpfad 26 anstelle aus Raum 23 auch aus dem Steuerraum 11 oder dem Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 realisieren. Die Darstellung und Beschreibung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Einrichtung zur Dämpfung der Öffnungsgeschwindigkeit eines bevorzugt als Düsennadel konfigurierten Einspritzventilgliedes 34 wurde vorstehend anhand eines druckübersetzten Kraftstoffinjektors 1 mit Druckübersetzer 5 beschrieben. Die erfmdungsgemäß vorgeschlagene Ein- richtung, sei sie mit einer Überströmleitung 30 zwischen Dämpfungsraum 28 und dem weiteren Druckraum 23 versehen, sei sie mit zwei unterschiedlich konfigurierten Befüll- pfaden 30 bzw. 45 versehen, lässt sich auch an anderen druckgesteuerten Kraftstoffeinspritzkomponenten wie z.B. Pumpe-Düse-Einheiten und Verteilereinspritzsystemen einsetzen. Ferner kann die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung zur Dämpfung der Öff- nungsgeschwmdigkeit eines Einspritzventilgliedes 34 unter Beibehaltung von dessen schneller Schließgeschwindigkeit in einen brennraumseitigen Sitz 40 auch an solchen Kraftstoffinjektoren 1 von Speichereinspritzsystemen eingesetzt werden, die ohne Druckübersetzer 5 ausgelegt sind. In a modification of the embodiment variants shown, the overflow line 24 can also be connected to the working chamber 10 instead of the control chamber 11 of the pressure intensifier 5. Furthermore, the compression space 15 of the pressure booster can be filled via the filling path 26 instead of from the space 23, also from the control room 11 or the work space 10 of the pressure booster 5. The representation and description of the device proposed according to the invention for damping the opening speed of an injection valve member 34, which is preferably configured as a nozzle needle, was described above with reference to a pressure-translated fuel injector 1 with a pressure converter 5. The device proposed according to the invention, whether it is provided with an overflow line 30 between the damping chamber 28 and the further pressure chamber 23, or it is provided with two differently configured filling paths 30 and 45, can also be used on other pressure-controlled fuel injection components such as, for example, a pump nozzle -Use units and manifold injection systems. Furthermore, the solution proposed according to the invention for damping the opening speed of an injection valve member 34 while maintaining its fast closing speed in a combustion chamber-side seat 40 can also be used on fuel injectors 1 of accumulator injection systems which are designed without a pressure intensifier 5.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Kraftstoffinjektor1 fuel injector
2 Hochdruckspeicherraum (Common-Rail) 3 Injektorkörper2 high-pressure storage chamber (common rail) 3 injector body
4 Düsenkörper4 nozzle bodies
5 Druckübersetzer5 pressure intensifiers
6 Zumessventil6 metering valve
7 Brennraum 8 niederdruckseitiger Rücklauf7 combustion chamber 8 low-pressure return
9 Zuleitung9 supply line
10 Arbeitsraum10 work space
11 Steuerraum11 control room
12 Kolbeneinheit 13 erster Teilkolben12 piston unit 13 first partial piston
14 zweiter Teilkolben14 second partial piston
14.1 Stirnseite zweiter Teilkolben14.1 Face of the second partial piston
15 Kompressionsraum15 compression space
16 Wiederlager 17 Rückstellfeder16 abutment 17 return spring
18 Anschlag18 stop
19 Zuleitung Zumessventil 0 Steuerleitung Steuerraum 11 1 Verbindungsleitung Kompressionsraum 15 2 Druckraum 3 weiterer hydraulischer Raum 4 Überströmleitung Steuerraum 11 - weiterer hydraulischer Raum 23 5 Drosselstelle (optional) 6 Befüllpfad Kompressionsraum 15 7 Rückschlagventil 8 Dämpfungsraum 9 Dämpfungselement 0 Überströmkanal (optional mit Drosselstelle) 1 Ringfläche Dämpfungselement 29 2 erstes Federelement 3 zweites Federelement 4 Einspritzventilglied 5 Stirnseite 6 Trennfuge 37 Druckschulter19 Supply valve feed line 0 Control line control room 11 1 Compression room connection line 15 2 Pressure room 3 further hydraulic room 4 Control room 11 overflow line - further hydraulic room 23 5 Throttle point (optional) 6 Compression room filling path 15 7 Check valve 8 Damping chamber 9 Damping element 0 Overflow channel (optionally with throttle point) 1 ring area Damping element 29 2 first spring element 3 second spring element 4 injection valve member 5 end face 6 parting line 37 pressure shoulder
38 Ringspalt38 annular gap
39 Spitze39 top
40 brennraumseitiger Sitz40 seat on the combustion chamber side
41 Einspritzöffnungen41 injection ports
42 Drosselstelle Zuleitung 942 Throttle point supply line 9
43 Dichtfläche43 sealing surface
44 ballige Kontur44 crowned contour
45 Überströmkanal45 overflow channel
45.1 erster Kanalabschnitt45.1 first channel section
45.2 zweiter Kanalabschnitt45.2 second channel section
46 Strömungsrichtung46 flow direction
47 Wandung Dämpfungselement 29 47 Wall damping element 29

Claims

Patentansprüche claims
1. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum (7) einer Verbren- nungskraftmaschine mit einem Kraftstoffinjektor (1), der über eine Hochdruckquelle1. Device for injecting fuel into a combustion chamber (7) of an internal combustion engine with a fuel injector (1) via a high-pressure source
(2) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagbar und über ein Zumessventil (6) betätigbar ist und ein Einspritzventilglied (34) von einem Druckraum (22) umschlossen ist, wobei das Einspritzventilglied (34) in Schliessrichtung durch eine Schliesskraft beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Einspritzventilglied (34) ein von diesem unabhängig bewegbares Dämpfungselement (29) zugeordnet ist, welches einen Dämpfungsraum (28) begrenzt und mindestens einen Überströmkanal (30, 45) zur Verbindung des Dämpfungsraumes (28) mit einem weiteren hydraulischen Raum (23) aufweist.(2) can be acted upon by fuel under high pressure and actuated via a metering valve (6) and an injection valve member (34) is surrounded by a pressure chamber (22), the injection valve member (34) being acted upon by a closing force in the closing direction, characterized in that that the injection valve member (34) is assigned a damping element (29) which can be moved independently of it and which delimits a damping space (28) and at least one overflow channel (30, 45) for connecting the damping space (28) to a further hydraulic space (23) having.
2. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das den Dämpfungsraum (28) begrenzende Dämpfungselement (29) als Dämpfungskolben ausgebildet ist, der von den weiteren hydraulischen Raum (23) umgeben ist.2. Device for injecting fuel according to claim 1, characterized in that the damping element (29) delimiting the damping space (28) is designed as a damping piston which is surrounded by the further hydraulic space (23).
3. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (29) und das Einspritzventilglied (34) entlang einer Trennfuge (36) aneinander anliegen.3. Device for injecting fuel according to claim 1, characterized in that the damping element (29) and the injection valve member (34) abut each other along a parting line (36).
4. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass das Dämpfungselement (29) über ein erstes Federelement (32) vorgespannt ist, welches sich an einer an das Einspritzventilglied (34) angrenzenden Ringfläche (31) abstützt.4. Device for injecting fuel according to claim 1, characterized in that the damping element (29) is biased via a first spring element (32) which is supported on an annular surface (31) adjoining the injection valve member (34).
5. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeich- net, dass eine einer Stirnseite (35) des Einspritzventilgliedes (34) gegenüberliegende5. Device for injecting fuel according to claim 3, characterized in that one end face (35) of the injection valve member (34) is opposite
Fläche des Dämpfungselementes (29) als Dichtfläche ausgeführt ist.Surface of the damping element (29) is designed as a sealing surface.
6. Eimichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein einer Stirnseite (35) des Einspritzventilgliedes (34) gegenüberliegende Fläche des Dämpfungselementes (29) als Dichtfläche (43) eine ballige Kontur (44) aufweist. 6. Egg seal for injecting fuel according to claim 3, characterized in that an end face (35) of the injection valve member (34) opposite surface of the damping element (29) as a sealing surface (43) has a spherical contour (44).
7. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (29) eine eine Drosselstelle enthaltenden Überströmkanal (30) aufweist.7. Device for injecting fuel according to claim 1, characterized in that the damping element (29) has an overflow channel (30) containing a throttle point.
8. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Überströmkanal (30) an einer im Dämpfungsraum (28) begrenzenden Seite des Dämpfungselementes (29) und an der Außenfläche des Dämpfungselementes (29) in den weiteren hydraulischen Raum (23) mündet.8. Device for injecting fuel according to claim 7, characterized in that the overflow channel (30) on a side in the damping space (28) delimiting side of the damping element (29) and on the outer surface of the damping element (29) in the further hydraulic space (23rd ) flows out.
9. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (29) einen durchgängigen Strömungskanal (45) umfasst, der im Dämpfungsraum (28) und an einer Dichtfläche (43) im Bereich der Trennfuge (36) mündet.9. Device for injecting fuel according to claim 3, characterized in that the damping element (29) comprises a continuous flow channel (45) which opens in the damping chamber (28) and on a sealing surface (43) in the region of the parting line (36).
10. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselementes (29) einen in einer Wandung (47) ausgebildeten Strömungskanal (30) aufweist.10. Device for injecting fuel according to claim 3, characterized in that the damping element (29) has a flow channel (30) formed in a wall (47).
11. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeich- net, dass der durchgängig verlaufende Strömungskanal (45) einen ersten und einen zweiten Kanalabschnitt (45.1, 45.2) mit unterschiedlichen Strömungsquerschnitten aufweist.11. Device for injecting fuel according to claim 9, characterized in that the continuous flow channel (45) has a first and a second channel section (45.1, 45.2) with different flow cross sections.
12. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß Anspruch 11, dadurch gekenn- zeichnet, dass der erste Kanalabschnitt (45.1) des durchgängigen Strömungskanales12. Device for injecting fuel according to claim 11, characterized in that the first channel section (45.1) of the continuous flow channel
(45) als Drosselstelle dient.(45) serves as a throttle.
13. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im weiteren hydraulischen Raum (23) ein zweites Federelement (33) aufge- nommen ist, welches das Einspritzventilglied (34) in Schliessrichtung beauftragt und in dessen brennraumseitigen Sitz (40) drückt.13. Device for injecting fuel according to claim 1, characterized in that in the further hydraulic space (23) a second spring element (33) is received, which orders the injection valve member (34) in the closing direction and in its combustion chamber-side seat (40) suppressed.
14. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der das Einspritzventilglied (34) umgebende Druckraum (22) über eine Ver- bindungsleitung (21) und einen Kompressionsraum (15) eines Druckübersetzers (5) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt ist, wobei der Kompressionsraum (15) seinerseits durch eine Kolbeneinheit (12) beaufschlagt ist. 14. Device for injecting fuel according to claim 1, characterized in that the pressure chamber (22) surrounding the injection valve member (34) via a connecting line (21) and a compression chamber (15) of a pressure intensifier (5) under high pressure Fuel is applied, the compression chamber (15) in turn being acted upon by a piston unit (12).
15. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbeneinheit (12) einen ersten Teilkolben (13) und einen zweiten Teilkolben (14) umfasst und ein Arbeitsraum (10) sowie einen mit einer Niederdruckseite (8) verbindbaren Steuerraum (11) voneinander trennt.15. Device for injecting fuel according to claim 14, characterized in that the piston unit (12) comprises a first partial piston (13) and a second partial piston (14) and a working chamber (10) and a control chamber which can be connected to a low-pressure side (8) (11) separates from each other.
16. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckänderung im Steuerraum (11) des Druckübersetzers (5) eine Druckänderung in einem Kompressionsraum (15) bewirkt.16. Device for injecting fuel according to claim 15, characterized in that a pressure change in the control chamber (11) of the pressure booster (5) causes a pressure change in a compression chamber (15).
17. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei deaktiviertem Zumessventil (6) eine Strömungsverbindung vom Hochdruckspeicherraum (2) zum weiteren hydraulischen Raum (23) besteht.17. Device for injecting fuel according to claim 16, characterized in that when the metering valve (6) is deactivated, there is a flow connection from the high-pressure storage space (2) to the further hydraulic space (23).
18. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß Anspruch 14, dadurch gekenn- zeichnet, dass bei deaktiviertem Zumessventil (6) eine Strömungsverbindung vom18. Device for injecting fuel according to claim 14, characterized in that when the metering valve (6) is deactivated, a flow connection from
Hochdruckspeicherraum (2) zum Druckraum (22) besteht.High-pressure storage space (2) to the pressure space (22).
19. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressionsraum (15) über einen vom weiteren hydraulischen Raum (23) abzweigenden Befüllpfad (26) befüllbar ist und der weitere hydraulische19. Device for injecting fuel according to claim 15, characterized in that the compression space (15) can be filled via a filling path (26) branching off from the further hydraulic space (23) and the further hydraulic space
Raum (23) über eine Überströmleitung (24) mit dem Steuerraum (11) des Druckübersetzers (5) verbunden ist.Chamber (23) is connected to the control chamber (11) of the pressure booster (5) via an overflow line (24).
20. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß Anspruch 19, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Befüllpfad (26) zum Kompressionsraum (15) ein Rückschlagventil20. Device for injecting fuel according to claim 19, characterized in that the filling path (26) to the compression chamber (15) is a check valve
(27) enthält.(27) contains.
21. Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmleitung (24) zwischen dem Steuerraum (11) des Druck- Übersetzers (5) und dem weiteren hydraulischen Raum (23) eine Drosselstelle (25) enthält. 21. Device for injecting fuel according to claim 19, characterized in that the overflow line (24) between the control chamber (11) of the pressure booster (5) and the further hydraulic chamber (23) contains a throttle point (25).
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