Die Erfindung betrifft ein Ventil
zum Steuern von Flüssigkeiten
mit einer Druckmittelzuführung
gemäß der im
Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.The invention relates to a valve
for controlling liquids
with a pressure medium supply
according to the in
The preamble of patent claim 1 is a more precisely defined type.
Ventile der einleitend genannten
Art sind aus der Praxis bekannt und weisen eine Druckübersetzung
zum Verdichten von Kraftstoff von einem Zuführdruck auf einen Einspritzdruck
auf. Die Druckübersetzung
ist dabei mit druckübersetzten
Kammern ausgeführt,
die mit weiteren Komponenten zur Druckübersetzung und zum Einspritzen
von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine kombiniert
sind. Dazu wird einem Ventil von einem Druckmittelspeicher oder
einer Druckmittelquelle, insbesondere einem Common-Rail-Bereich,
Kraftstoff mit einem Zuführdruck
bzw. einem Rail-Druck über eine Druckmittelzuführung zugeführt. Mittels
der Druckübersetzung
wird der mit Zuführdruck
zugeführte Kraftstoff
auf einen Hochdruck verdichtet und bei geöffnetem Ventil mit dem Hochdruck
in den Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt.Valves of the introduction
Kind are known from practice and have a pressure translation
for compressing fuel from a supply pressure to an injection pressure
on. The pressure translation
is there with pressure translations
Chambers executed,
that with other components for pressure translation and injection
of fuel combined in a combustion chamber of an internal combustion engine
are. For this purpose, a valve from a pressure fluid accumulator or
a pressure medium source, in particular a common rail area,
Fuel with a supply pressure
or fed to a rail pressure via a pressure medium supply. through
the pressure translation
becomes the one with feed pressure
supplied fuel
compressed to a high pressure and with the valve open at high pressure
injected into the combustion chamber of an internal combustion engine.
Die Druckübersetzung weist ein Kolbensystem
auf, welches über
ein Steuerventil ansteuerbar ist und mit dem bedarfsweise der Hochdruck
bzw. Einspritzdruck erzeugt wird. Der Hochdruck liegt im Bereich
einer Einspritzdüse
des Ventiles an. Eine Ansteuerung des Steuerventiles erfolgt vorzugsweise über ein
einen piezoelektrischen Aktuator, welcher einen Teil einer Aktuatorik
des Ventiles darstellt.The pressure ratio has a piston system
on what about
a control valve can be controlled and with the need of high pressure
or injection pressure is generated. The high pressure is in the area
an injector
of the valve. The control valve is preferably controlled via a
a piezoelectric actuator, which is part of an actuator system
represents the valve.
Die Einspritzdüse und die Druckübersetzung des
Ventils sind räumlich
voneinander getrennt und müssen über Bohrungen
und Kanäle
im Ventilgehäuse
miteinander verbunden werden, um den unter Hochdruck stehenden Kraftstoff
von der Druckübersetzung
zur Einspritzdüse
führen
zu können.
Die Bohrungen und Kanäle
werden phasenweise mit dem auf Hochdruck verdichteten Kraftstoff
beaufschlagt, so daß das
Ventilgehäuse
sowie weitere die Kanäle
und Bohrungen aufweisende Bauteile des Ventiles hochfest ausgelegt
werden müssen,
was nachteilhafterweise höhere
Bauteilwandstärken
erfordert und darüber
hinaus einen hohen Dichtaufwand zwischen einzelnen Bauteilen des
Ventiles verursacht.The injector and the pressure ratio of the
Valves are spatial
separated from each other and must be drilled
and channels
in the valve housing
be connected to each other to produce the high pressure fuel
from print translation
to the injector
to lead
to be able to.
The holes and channels
are in phases with the fuel compressed to high pressure
acted upon so that the
valve housing
as well as others the channels
and bore components of the valve designed high strength
Need to become,
which is disadvantageously higher
Component wall thicknesses
required and above
also a high sealing effort between individual components of the
Valves.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 weist demgegenüber den
Vorteil auf, daß auf
die in der Praxis verwendeten Bohrungen und Kanäle zum Führen des auf Hochdruck bzw.
Einspritzdruck verdichteten Kraftstoffs von einer Druckübersetzung
in einen Bereich, von dem aus der Kraftstoff in einen Brennraum
einer Brennkraftmaschine durch den Düsenkörper hindurch aus dem Ventil
gespritzt wird, weitestgehend verzichtet werden kann.The valve according to the invention for controlling liquids
with the features of claim 1 has the
Advantage on that on
the holes and channels used in practice for guiding the high pressure or
Injection pressure of compressed fuel from a pressure ratio
in an area from which the fuel enters a combustion chamber
an internal combustion engine through the nozzle body out of the valve
is injected, can largely be dispensed with.
Dies wird dadurch erreicht, daß die Druckübersetzung
des Ventiles, in welchem zugeführter Kraftstoff
von einem Zuführdruck
auf einen Hochdruck komprimiert wird, und der Bereich, der als Kraftstoffreservoir
nahe den Einspritzöffnungen
des Düsenkörpers angeordnet
ist, räumlich
nahe beieinander angeordnet sind und lange Verbindungswege im Ventil
vermieden werden. Dies führt
zu einer erheblichen Reduzierung des Volumens des Hochdruckbereiches
des Ventiles, so daß der
Dichtaufwand reduziert ist und nur wenig Bauteile des Ventiles gegenüber dem
Hochdruck ausgeführt
werden müssen.This is achieved in that the pressure ratio
of the valve in which fuel is supplied
from a supply pressure
is compressed to a high pressure, and the area that acts as a fuel reservoir
near the injection ports
of the nozzle body arranged
is, spatially
are arranged close to each other and long connection paths in the valve
be avoided. this leads to
to a significant reduction in the volume of the high pressure area
of the valve so that the
Sealing effort is reduced and only a few components of the valve compared to the
High pressure executed
Need to become.
Bei dem Ventil nach der Erfindung
ist die Funktion der Einspritzdüse
und die den Hochdruck erzeugende Druckübersetzung in einer konstruktiv kompakt
ausgeführten
Einheit kombiniert, so daß auch
Leckverluste, welche sich negativ auf das Einspritzverhalten eines
Ventils zum Steuern von Flüssigkeiten
auswirken, minimiert sind.In the valve according to the invention
is the function of the injector
and the pressure ratio generating the high pressure in a structurally compact
executed
Unit combined so that too
Leakage losses, which negatively affect the injection behavior of a
Valve for controlling liquids
impact are minimized.
Weitere Vorteile und vorteilhafte
Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind der Beschreibung,
der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.Other advantages and beneficial
Embodiments of the object according to the invention are the description,
the drawing and the patent claims.
Vier Ausführungsbeispiele des Gegenstandes
nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Four embodiments of the subject
according to the invention are schematically simplified in the drawing
shown and are explained in more detail in the following description.
Es zeigenShow it
1 eine
schematische, ausschnittsweise Darstellung eines ersten Ausführungsbeispieles
der Erfindung bei einem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
im Längsschnitt, 1 1 shows a schematic, partial illustration of a first exemplary embodiment of the invention in the case of a common rail fuel injection valve for internal combustion engines, in longitudinal section,
2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wobei ein Hochdruckbereich von einem Zwischendruckbereich
durch ein Ventil getrennt ist, 2 2 shows a second exemplary embodiment of the invention, a high-pressure region being separated from an intermediate-pressure region by a valve,
3 ein
drittes Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wobei eine Position des Rückschlagventiles aus 2 verändert ist, und 3 a third embodiment of the invention, wherein a position of the check valve 2 is changed, and
4 ein
viertes Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wobei ein Hochdruckbereich des Ventils mit einem
Nadelsteuerraum des Ventils verbunden ist. 4 a fourth embodiment of the invention, wherein a high pressure region of the valve is connected to a needle control chamber of the valve.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Bezug nehmend auf 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiels eines Ventils 1 zum
Steuern von Flüssigkeiten
mit einer Druckmittelzuführung 2 und einem
Ventilelement 3 zum Steuern eines Drucks in einem Hochdruckbereich 4 dargestellt.
Das Ventilelement 3 ist in einem Steuerraum 5 angeordnet,
der zwei mit dem Ventilelement 3 zusammenwirkende Ventilsitze 6, 7 hat.
Bei Anlage des Ventilelementes 3 an dem ersten Ventilsitz 6 ist
der Steuerraum 5 von einem Niederdruckbereich 8 des
Ventils 1 getrennt. Diese Stellung des Ventilelementes 3 ist
in der 1 dargestellt,
wobei das Ventilelement 3 dann an dem ersten Ventilsitz 6 anliegt,
wenn eine Betätigung
des Ventilelementes 3 durch das als piezoelektrischer Aktuator
ausgeführte
Steuerelement unterbleibt und das Ventilelement 3 von einer
Federkraft einer Feder 9 gegen den ersten Ventilsitz 6 gedrückt ist.Referring to 1 is a first embodiment of a valve 1 for controlling liquids with a pressure medium supply 2 and a valve element 3 to control a pressure in a high pressure area 4 shown. The valve element 3 is in a control room 5 arranged the two with the valve element 3 interacting valve seats 6 . 7 Has. When creating the valve element 3 on the first valve seat 6 is the control room 5 from a low pressure area 8th of the valve 1 Cut. This position of the valve element 3 is in the 1 shown, the valve element 3 then on the first valve seat 6 is present when the valve element is actuated 3 by the control element designed as a piezoelectric actuator and the valve element 3 from a spring force of a spring 9 against the first valve seat 6 is pressed.
Das Steuerelement, welches beispielsweise auch
als ein elektromagnetisches Antriebssystem ausgeführt sein
kann, ist auf der dem Steuerraum 5 abgewandten Seite des
ersten Ventilsitzes 6 angeordnet. Bei einer Bestromung
des Steuerelementes wird das Ventilelement 3 von dem ersten
Ventilsitz 6 abgehoben, wodurch der Steuerraum 5 mit
dem Niederdruckbereich 8 verbunden wird. Des weiteren wird das
Ventilelement 3 dichtend gegen den zweiten Ventilsitz 7 gedrückt, so
daß der
Steuerraum 5 von einem Ventilsteuerraum 10 getrennt
ist. Da der Steuerraum 5 mit der Druckmittelzuführung 2 verbunden
ist, ist der Ventilsteuerraum 10 bei Anlage des Ventilelementes 3 an
dem zweiten Ventilsitz 7 ebenfalls von der Druckmittelzuführung 2 getrennt.The control element, which can also be designed as an electromagnetic drive system, for example, is on the control room 5 opposite side of the first valve seat 6 arranged. When the control element is energized, the valve element 3 from the first valve seat 6 lifted off, causing the control room 5 with the low pressure area 8th is connected. Furthermore, the valve element 3 sealing against the second valve seat 7 pressed so that the control room 5 from a valve control room 10 is separated. Because the control room 5 with the pressure medium supply 2 is connected is the valve control room 10 when creating the valve element 3 on the second valve seat 7 also from the pressure medium supply 2 Cut.
Der erste Ventilsitz 6 ist
vorliegend als ein Kegelsitz ausgeführt, und die mit dem ersten
Ventilsitz 6 zusammenwirkende Dichtfläche 11 des Ventilelementes 3 ist
ballig bzw. kugelabschnittsförmig ausgeführt, so
daß bei
Anlage des Ventilelementes 3 an dem ersten Ventilsitz 6 zwischen
dem ersten Ventilsitz 6 und der Dichtfläche 11 eine Linienberührung vorliegt.The first valve seat 6 is designed here as a conical seat, and that with the first valve seat 6 interacting sealing surface 11 of the valve element 3 is spherical or spherical section-shaped, so that when the valve element is in contact 3 on the first valve seat 6 between the first valve seat 6 and the sealing surface 11 there is a line contact.
Der zweite Ventilsitz 7 ist
als ebene Fläche eines
den Steuerraum 5 begrenzenden Bauteils 42 ausgeführt, welche
mit einer ebenfalls ebenen Fläche
bzw. Stirnfläche 12 des
Ventilelements 3 zusammenwirkt.The second valve seat 7 is the control room as a flat surface 5 limiting component 42 executed, which also with a flat surface or end face 12 of the valve element 3 interacts.
Durch diese Ausgestaltung der beiden
Ventilsitze 6, 7 und der Dichtflächen 11, 12 des
Ventilelementes 3 ist gewährleistet, daß ein fertigungsbedingter
axialer Versatz des ersten Ventilsitzes 6 gegenüber einem
den Steuerraum 5 und den Ventilsteuerraum 10 verbindenden
Kanal 13 die Dichtwirkung des Ventilelementes 3 nicht
beeinträchtigt.
Des weiteren ist gewährleistet,
daß bei
einer in axialer Richtung des Ventils 1 erfolgenden Betätigung des
Ventilelementes 3 ein Versatz des Ventilelementes 3 quer
zur Bewegungsrichtung des Ventilelementes 3 zwischen den
beiden Ventilsitze 6 und 7 unterbleibt, so daß eine verzögerungsfreie
Ansteuerung des Ventiles 1 sicher gegeben ist.This configuration of the two valve seats 6 . 7 and the sealing surfaces 11 . 12 of the valve element 3 it is guaranteed that a production-related axial offset of the first valve seat 6 opposite the control room 5 and the valve control room 10 connecting channel 13 the sealing effect of the valve element 3 not affected. Furthermore, it is ensured that in the axial direction of the valve 1 operation of the valve element 3 an offset of the valve element 3 transverse to the direction of movement of the valve element 3 between the two valve seats 6 and 7 is omitted, so that the valve is actuated without delay 1 is certain.
Der Ventilsteuerraum 10 ist
von einer Ventilplatte 14 und einem Kolben 15 einer
Druckübersetzung
begrenzt, wobei der Kolben 15 mit seiner der Ventilplatte 14 zugewandten
Stirnfläche 16 an
der Ventilplatte 14 anliegt. Die Stirnfläche 16 des
Kolbens 15 ist derart kugelförmig ausgeführt, daß der Kanal 13, welcher
die Verbindung zwischen dem Ventilsteuerraum 10 und dem
Steuerraum 5 darstellt, von dem Kolben 15 bei
Anlage an der Ventilplatte 14 nicht verschlossen wird.The valve control room 10 is from a valve plate 14 and a piston 15 a pressure ratio limited, the piston 15 with its the valve plate 14 facing end face 16 on the valve plate 14 is applied. The face 16 of the piston 15 is so spherical that the channel 13 which is the connection between the valve control room 10 and the control room 5 represents from the piston 15 when contacting the valve plate 14 is not closed.
Der Kolben 15 ist vorliegend
zweiteilig ausgeführt
und besteht aus einem ersten mit einem größeren Durchmesser ausgeführten Teilkolben 17 und einem
zweiten mit einem kleineren Durchmesser ausgeführten Teilkolben 18.
Der erste Teilkolben 17 ist mit einer mittigen Sacklochbohrung 19 ausgeführt, in
welche der zweite Teilkolben 18 eingeführt ist. Des weiteren ist der
zweite Teilkolben 18 in eine Distanzhülse 20 gesteckt, welche über eine
zwischen einem Bund 21 des zweiten Teilkolbens 18 und
der Distanzhülse 20 angeordnete
zweite Feder 22 gegen eine Düsennadel 23 des Ventils 1 gedrückt ist.The piston 15 is designed in two parts and consists of a first partial piston with a larger diameter 17 and a second partial piston with a smaller diameter 18 , The first piston 17 is with a central blind hole 19 in which the second piston part 18 is introduced. Furthermore, the second part of the piston 18 in a spacer sleeve 20 stuck over a between a bunch 21 of the second sub-piston 18 and the spacer sleeve 20 arranged second spring 22 against a nozzle needle 23 of the valve 1 is pressed.
Der Bund 21 ist an jenem
Ende des zweiten Kolbens 18 ausgebildet, welches durch
die zweite Feder 22 gegen den Boden der Sacklochbohrung 19 des
ersten Teilkolbens 17 gedrückt ist. Mit seinem dem Bund 21 abgewandten
Ende ist der zweite Teilkolben 18 in einer Führungsbohrung 24 der
Düsennadel 23 axial
beweglich geführt.
Der zweite Teilkolben 18 ist mit einer mittigen Durchgangsbohrung 25 ausgebildet,
welche an dem Ende des Bundes 21 von dem ersten Teilkolben 17 verschlossen
ist und an dem dem ersten Teilkolben 17 abgewandten Ende des
zweiten Teilkolbens 18 in die Führungsbohrung 24 mündet.The Bund 21 is at that end of the second piston 18 formed by the second spring 22 against the bottom of the blind hole 19 of the first partial piston 17 is pressed. With its the federal government 21 the opposite end is the second piston 18 in a guide hole 24 the nozzle needle 23 guided axially movable. The second piston 18 is with a central through hole 25 trained which at the end of the covenant 21 from the first piston 17 is closed and on which the first partial piston 17 opposite end of the second piston part 18 in the guide hole 24 empties.
An die Führungsbohrung 24 schließt sich
ein koaxial zu dieser in der Düsennadel 23 ausgebildeter Verbindungskanal 26 an,
der über
eine Stichbohrung 27 mit einem Ringraum 28 verbunden
ist. Der Ringraum 28 ist von einem Düsenkörper 29 und der Düsennadel 23 begrenzt.
An seinem dem zweiten Teilkolben 18 abgewandten Ende liegt
die Düsennadel 23 an
einem Dichtsitz 30 des Düsenkörpers 29 an, so daß mehrere über den
Umfang des Düsenkörpers 29 verteilt
angeordnete Einspritzöffnungen 31 des
Düsenkörpers 29 von
der Düsennadel 23 geschlossen sind.At the pilot hole 24 closes coaxially to this in the nozzle needle 23 trained connection channel 26 at the via a tap hole 27 with an annulus 28 connected is. The annulus 28 is from a nozzle body 29 and the nozzle needle 23 limited. At its second piston 18 the nozzle needle is at the opposite end 23 at a sealing seat 30 of the nozzle body 29 so that several over the circumference of the nozzle body 29 distributed injection openings 31 of the nozzle body 29 from the nozzle needle 23 are closed.
Die Düsennadel 23 ist im
Düsenkörper 29 über einen
ersten Führungsbereich 32 und
einen zweiten Führungsbereich 33 axial
längs beweglich und
dichtend geführt,
wobei zwischen dem ersten Führungsbereich 32 und
dem zweiten Führungsbereich 33 ein
von der Düsennadel 23 und
dem Düsenkörper 29 begrenzter
Nadelsteuerraum 34 ausgebildet ist. Der Nadelsteuerraum 34 ist über eine
in dem Düsenkörper 29,
einem Ventilkörper 35 und
der Ventilplatte 14 verlaufende Verbindungsleitung 36 mit
der Druckmittelzuführung 2 verbunden.The nozzle needle 23 is in the nozzle body 29 through a first management area 32 and a second management area 33 guided axially longitudinally and sealingly, between the first guide area 32 and the second management area 33 one from the nozzle needle 23 and the nozzle body 29 limited needle control room 34 is trained. The needle control room 34 is over one in the nozzle body 29 , a valve body 35 and the valve plate 14 running connecting line 36 with the pressure medium supply 2 connected.
Des weiteren ist der Nadelsteuerraum 34 über den
ersten Führungsbereich 32 gegenüber einer
Längsbohrung 37 des
Ventilkörpers 35,
in welcher der erste Teilkolben 17 und der zweite Teilkolben 18 angeordnet
sind, abgedichtet. Zusätzlich
ist der Nadelsteuerraum 34 über den zweiten Führungsbereich 33 gegenüber dem
Ringraum 28 abgedichtet, wobei in Abhängigkeit der vorliegenden Druckverhältnisse
in dem Ventil 1 Leckageströme von dem Nadelsteuerraum 34 in
Richtung des Ringraumes 28 bzw. der Längsbohrung 37 oder
in entgegengesetzter Richtung fließen.Furthermore, the needle control room 34 about the first management area 32 compared to a longitudinal bore 37 of the valve body 35 in which the first partial piston 17 and the second sub-piston 18 are arranged, sealed. In addition, the needle control room 34 over the second management area 33 opposite the annulus 28 sealed, depending on the existing pressure conditions in the valve 1 Leakage flows from that Needle control space 34 towards the annulus 28 or the longitudinal bore 37 or flow in the opposite direction.
Die Längsbohrung 37 des
Ventilkörpers 35 ist über einen
in dem Düsenkörper 35,
der Ventilplatte 14 sowie einem Ventilgehäuse 38 verlaufenden weiteren
Verbindungskanal 39 permanent mit dem Steuerraum 5 verbunden.The longitudinal bore 37 of the valve body 35 is over one in the nozzle body 35 , the valve plate 14 and a valve housing 38 extending further connection channel 39 permanently with the control room 5 connected.
Die Verbindung zwischen der Druckmittelzuführung 2 und
dem Steuerraum 5 ist mit einer Zulaufdrossel 40 und
einer Ablaufdrossel 41 ausgeführt, wobei zwischen der Zulaufdrossel 40 und
der Ablaufdrossel 41 die Verbindungsleitung 36 in
Richtung des Nadelsteuerraumes 34 abzweigt. Somit besteht
die Möglichkeit,
in Abhängigkeit
der Drosselwirkung der Zulaufdrossel 40 und der Drosselwirkung
der Ablaufdrossel 41 ein wenigstens annähernd konstantes Druckniveau
der Druckmittelzuführung 2,
welches vorliegend als Zuführdruck
bezeichnet wird, auf ein definiertes Zwischendruckniveau einzustellen.
Daraus resultiert, daß das
Zwischendruckniveau der Verbindungsleitung 36 kleiner ist
als der Zuführdruck
der Druckmittelzuführung 2.The connection between the pressure medium supply 2 and the control room 5 is with an inlet throttle 40 and a flow restrictor 41 executed, between the inlet throttle 40 and the flow restrictor 41 the connecting line 36 towards the needle control room 34 branches. There is thus the possibility, depending on the throttling effect of the inlet throttle 40 and the throttling effect of the outlet throttle 41 an at least approximately constant pressure level of the pressure medium supply 2 , which is referred to in the present case as the supply pressure, to be set to a defined intermediate pressure level. As a result, the intermediate pressure level of the connecting line 36 is less than the supply pressure of the pressure medium supply 2 ,
Ein Druck des Steuerraumes 5 stellt
sich in Abhängigkeit
der Drosselwirkung der Ablaufdrossel 41 ein, der wiederum
kleiner als das Zwischendruckniveau ist. Daraus folgt, daß der Druck
in dem Ventilsteuerraum 10 und der Druck in der Längsbohrung 37 bei
Anlage des Ventilelementes 3 an dem ersten Ventilsitz 6 gleich
groß ist,
wohingegen der Druck in dem Nadelsteuerraum 34 aufgrund
der Abzweigung der Verbindungsleitung 36 vor der Ablaufdrossel 41 größer als
der Druck in dem Ventilsteuerraum 10 ist.A pressure from the control room 5 arises depending on the throttling effect of the outlet throttle 41 a, which in turn is smaller than the intermediate pressure level. It follows that the pressure in the valve control chamber 10 and the pressure in the longitudinal bore 37 when creating the valve element 3 on the first valve seat 6 is the same, whereas the pressure in the needle control room 34 due to the junction of the connecting line 36 before the flow restrictor 41 greater than the pressure in the valve control room 10 is.
Nachfolgend wird die Funktionsweise
des in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiels
bei einer Verwendung des er findungsgemäßen Ventils bei einem Kraftstoffeinspritzventil 1 für Brennkraftmaschinen
von Kraftfahrzeugen beschrieben, wobei das Kraftstoffeinspritzventil 1 in
der vorliegenden Ausführung
als ein Common-Rail-Injector ausgeführt ist.The mode of operation of the in 1 illustrated embodiment when he uses the valve according to the invention in a fuel injector 1 described for internal combustion engines of motor vehicles, the fuel injection valve 1 in the present embodiment is designed as a common rail injector.
Zur Einstellung eines Einspritzbeginns,
einer Einspritzdauer und einer Einspritzmenge über Kraftverhältnisse
in dem Kraftstoffeinspritzventil 1 wird das Ventilelement 3 über das
als piezoelektrischer Aktuator ausgebildete Steuerelement angesteuert, welches
auf der ventilsteuerraum- und brennraumabgewandten Seite des Ventilelementes 3 angeordnet ist.
Der nicht näher
dargestellte piezoelektrische Aktuator ist in an sich bekannter
Art und Weise aus mehreren keramischen Schichten aufgebaut und weist
auf seiner dem Ventilelement 3 zugewandten Seite einen
Aktuatorkopf und auf seiner dem Ventilelement 3 abgewandten
Seite einen Aktuatorfuß auf, der
sich an einer Wand des Ventilgehäuses 38 abstützt.For setting an injection start, an injection duration and an injection quantity via force ratios in the fuel injection valve 1 becomes the valve element 3 Controlled via the control element designed as a piezoelectric actuator, which is located on the side of the valve element facing away from the valve control chamber and combustion chamber 3 is arranged. The piezoelectric actuator (not shown in more detail) is constructed in a manner known per se from a plurality of ceramic layers and has the valve element on it 3 facing side an actuator head and on its the valve element 3 facing away from an actuator foot, which is located on a wall of the valve housing 38 supported.
In der in der 1 dargestellten Position des Ventilelementes 3 ist
der Steuerraum 5 gegenüber dem
Niederdruckbereich 8, in dem vorzugsweise ein Systemdruck
zwischen 10 bar und 30 bar vorherrscht, geschlossen. Die Verbindung
zwischen dem Steuerraum 5 und dem Ventilsteuerraum 10 ist geöffnet, da
das Ventilelement 3 durch die Feder 9 und den
in dem Steuerraum 5 vorherrschenden Druck gegen den ersten
Ventilsitz 6 gedrückt
ist. In dieser Stellung des Ventilelementes 3 ist der piezoelektrische
Aktuator nicht bestromt.In the in the 1 shown position of the valve element 3 is the control room 5 towards the low pressure area 8th , in which there is preferably a system pressure between 10 bar and 30 bar, closed. The connection between the control room 5 and the valve control room 10 is open because the valve element 3 by the spring 9 and the one in the control room 5 prevailing pressure against the first valve seat 6 is pressed. In this position of the valve element 3 the piezoelectric actuator is not energized.
Da der Druck des Ventilsteuerraumes 10 in etwa
dem Druck in der Längsbohrung 37 entspricht und
die Federkraft der zwei ten Feder 22 und die Druck- sowie
die Flächenverhältnisse
des Nadelsteuerraumes 34, des Ringraumes 28, des
Kolbens 15 und der Düsennadel 23 aufeinander
abgestimmt sind, ist das Kraftstoffeinspritzventil 1 geschlossen, und
der Kolben 15 bzw. der erste Teilkolben 17 liegt mit
seiner Stirnfläche 16 an
der Ventilplatte 14 an.Because the pressure of the valve control room 10 approximately the pressure in the longitudinal bore 37 corresponds and the spring force of the two th spring 22 and the pressure and area ratios of the needle control chamber 34 , the annulus 28 , the piston 15 and the nozzle needle 23 are matched, is the fuel injector 1 closed, and the piston 15 or the first partial piston 17 lies with its face 16 on the valve plate 14 on.
In dem vorbeschriebenen Betriebszustand des
Kraftstoffeinspritzventiles 1 weist der von dem Ringraum 28,
der Stichbohrung 27, dem Verbindungskanal 26,
der Führungsbohrung 24 und
der Durchgangsbohrung 25 des zweiten Teilkolbens 18 begrenzte
Hochdruckbereich 4 sein größtes Volumen auf. Der Hochdruckbereich 4 ist
mit Kraftstoff befüllt, der
in etwa das Druckniveau der Längsbohrung 37 aufweist.
Dies resultiert aus der Tatsache, daß der zweite Teilkolben 18 über die
zweite Feder 22 gegen den ersten Teilkolben 17 gedrückt ist,
und bei Vorliegen eines Druckgefälles
zwischen der Längsbohrung 37 und
dem Hochdruckbereich 4 der Druck des Hochdruckbereichs 4 auf
das Druckniveau der Längsbohrung 37 angehoben
wird. Ist das Druckniveau des Hochdruckbereiches 4 größer als
das Druckniveau der Längsbohrung 37,
erfolgt im wesentlichen kein Druckausgleich, da der zweite Teilkolben 18 dann
dichtend an dem ersten Teilkolben 17 anliegt.In the above-described operating state of the fuel injector 1 points from the annulus 28 , the tap hole 27 , the connecting channel 26 , the pilot hole 24 and the through hole 25 of the second sub-piston 18 limited high pressure area 4 its largest volume on. The high pressure area 4 is filled with fuel, which is approximately the pressure level of the longitudinal bore 37 having. This results from the fact that the second piston part 18 about the second feather 22 against the first piston 17 is pressed, and if there is a pressure gradient between the longitudinal bore 37 and the high pressure area 4 the pressure of the high pressure area 4 to the pressure level of the longitudinal bore 37 is raised. Is the pressure level of the high pressure area 4 greater than the pressure level of the longitudinal bore 37 , there is essentially no pressure equalization since the second piston part 18 then sealing on the first partial piston 17 is applied.
Wird der piezoelektrische Aktuator
bzw. dessen piezoelektrische Keramik bestromt, wird die Länge der
piezoelektrischen Keramik aufgrund des piezoelektrischen Effektes
vergrößert. Dadurch
wird das Ventilelement 3 von dem ersten Ventilsitz 6 abgehoben
und dichtend gegen den zweiten Ventilsitz 7 gepreßt. In dieser
Position des Ventilelementes 3 ist die Druckmittelzuführung 2,
der Nadelsteuerraum 34 und die Längsbohrung 37 über den
Steuerraum 5 mit dem Niederdruckbereich 8 verbunden.
Gleichzeitig ist der Ventilsteuerraum 10 aufgrund der Anlage
des Ventilelements 3 an dem zweiten Ventilsitz 7 gegenüber dem
Steuerraum 5 verschlossen, so daß im Ventilsteuerraum 10 nach
wie vor in etwa das Druckniveau des Steuerraumes 5 vor
dem Öffnen
des ersten Ventilsitzes 6 vorliegt. Daraus resultiert ein
Druckgefälle zwischen
dem Ventilsteuerraum 10 und der Längsbohrung 37.If the piezoelectric actuator or its piezoelectric ceramic is energized, the length of the piezoelectric ceramic is increased due to the piezoelectric effect. This will make the valve element 3 from the first valve seat 6 lifted off and sealing against the second valve seat 7 pressed. In this position of the valve element 3 is the pressure medium supply 2 , the needle control room 34 and the longitudinal bore 37 over the control room 5 with the low pressure area 8th connected. At the same time is the valve control room 10 due to the installation of the valve element 3 on the second valve seat 7 opposite the control room 5 closed, so that in the valve control room 10 still approximately the pressure level of the control room 5 before opening the first valve seat 6 is present. This results in a pressure drop between the valve control chamber 10 and the longitudinal bore 37 ,
Ein Flächenverhältnis zwischen der Stirnfläche 16 und
auf der der Stirnfläche 16 des
ersten Teilkolbens 17 abgewandten Seite ausgebildeten Wirkflächen des
Kolbens 15 führt
in Kombination mit dem Druckgefälle
zwischen der Ventilsteuerung 10 und der Längsbohrung 37 zu
einem Abheben des ersten Teilkolbens 17 von der Ventilplatte 14 in
Richtung der Düsennadel 23.
Daraus wiederum resultiert eine Verschiebung des zweiten Teilkolbens 18 in
Richtung der Düsennadel 23,
was zu einer Reduzierung des Volumens des Hochdruckbereiches 4 führt.An area ratio between the face 16 and on the face 16 of the first partial piston 17 opposite side trained effective surfaces of the piston 15 leads in combination with the pressure drop between the valve control 10 and the longitudinal bore 37 to lift off the first piston part 17 from the valve plate 14 towards the nozzle needle 23 , This in turn results in a displacement of the second partial piston 18 towards the nozzle needle 23 , resulting in a reduction in the volume of the high pressure area 4 leads.
Zusätzlich führt das Abheben des Kolbens 15 von
der Ventilplatte 14 zu einer zunehmenden Stauchung der
zweiten Feder 22, wodurch eine auf die Düsennadel 23 wirkende
Schließkraft
erhöht wird.
Der in dem Hochdruckbereich 4 befindliche Kraftstoff wird
auf einen definierten Hochdruck verdichtet. Der Hochdruck liegt
an einer weiteren Wirkfläche 43 der
Düsennadel 23 an
und führt
zusammen mit dem Druck des Nadelsteuerraums 34, der ebenfalls
in Öffnungsrichtung
der Düsennadel 23 auf
diese einwirkt, zum Öffnen
des Ventils 1. Das heißt,
daß ab
Erreichen des definierten Hoch drucks in dem Hochdruckbereich 4 bzw.
in dem Ringraum 28 die Düsennadel 23 von dem
Dichtsitz 30 abgehoben wird. Dann wird der im Hochdruckbereich 4 bzw.
im Ringraum 28 unter Hochdruck stehende Kraftstoff über die
Einspritzöffnungen 31 in
einen nicht näher dargestellten
Brennraum einer Brennkraftmaschine gespritzt und der Hochdruck im
Hochdruckbereich 4 abgebaut.The piston also lifts off 15 from the valve plate 14 to an increasing compression of the second spring 22 , causing one on the nozzle needle 23 effective closing force is increased. The one in the high pressure area 4 fuel is compressed to a defined high pressure. The high pressure is due to another effective area 43 the nozzle needle 23 and leads together with the pressure of the needle control chamber 34 , which is also in the opening direction of the nozzle needle 23 acts on them to open the valve 1 , This means that from reaching the defined high pressure in the high pressure area 4 or in the annulus 28 the nozzle needle 23 from the sealing seat 30 is lifted off. Then the high pressure area 4 or in the annulus 28 high pressure fuel through the injection ports 31 injected into a combustion chamber of an internal combustion engine, not shown, and the high pressure in the high pressure area 4 reduced.
Um die Einspritzung definiert zu
beenden, wird die Bestromung des piezoelektrischen Aktuators unterbrochen
und die Längung
der piezoelektrischen Keramik bildet sich zurück. Das Ventilelement 3 hebt von
dem zweiten Ventilsitz 7 ab und wird dichtend gegen den
ersten Ventilsitz 6 gedrückt. Das Druckniveau der Längsbohrung 37 erhöht sich
derart, daß der
Kolben 15 wieder gegen die Ventilplatte 14 gedrückt wird.
Die Düsennadel 23 wird
aufgrund der Kraftverhältnisse
gegen den Dichtsitz 30 gedrückt. Der Nadelsteuerraum 34 wird über die
Zulaufdrossel 40 und die Ablaufdrossel 41 entleert,
wodurch ein schnelles Nadelschließen gewährleistet ist.In order to terminate the injection in a defined manner, the energization of the piezoelectric actuator is interrupted and the elongation of the piezoelectric ceramic regresses. The valve element 3 lifts from the second valve seat 7 and seals against the first valve seat 6 pressed. The pressure level of the longitudinal bore 37 increases so that the piston 15 again against the valve plate 14 is pressed. The nozzle needle 23 is against the sealing seat due to the force relationships 30 pressed. The needle control room 34 is via the inlet throttle 40 and the flow restrictor 41 emptied, which ensures fast needle closing.
Durch die Anordnung der Zulaufdrossel 40 und
der Ablaufdrossel 41 besteht die Möglichkeit, in Abhängigkeit
der Drosselwirkung der beiden Drosseln 40, 41 einen
Nadelhubverlauf so abzustimmen, daß die Düsennadel 23 unter
hohem Druck bzw. Einspritzdruck mit definierter Geschwindigkeit öffnet und anschließend schnell
schließt.
Damit ist eine präzise Einspritzung
mit einer exakt einstellbaren Einspritzmenge an Kraftstoff durchführbar.Due to the arrangement of the inlet throttle 40 and the flow restrictor 41 there is the possibility, depending on the throttling effect of the two throttles 40 . 41 to coordinate a needle stroke curve so that the nozzle needle 23 opens under high pressure or injection pressure at a defined speed and then closes quickly. This enables precise injection with an exactly adjustable injection quantity of fuel.
Soll die Düsennadel 23 bei einer
Einspritzung langsam öffnen,
wird eine Zulaufdrossel mit hoher Drosselwirkung vorgesehen, wohingegen
bei gewünschter
hoher Öffnungsgeschwindigkeit
eine Zulaufdrossel mit geringerer Drosselwirkung vorzusehen ist.
Eine Schließgeschwindigkeit
der Düsennadel wird
im wesentlichen durch die Drosselwirkung beider Drosseln bestimmt,
wobei eine zunehmende Drosselwirkung die Schließgeschwindigkeit reduziert.Should the nozzle needle 23 open slowly during an injection, an inlet throttle with a high throttling effect is provided, whereas an inlet throttle with a lower throttling effect is to be provided at the desired high opening speed. A closing speed of the nozzle needle is essentially determined by the throttling effect of both throttles, with an increasing throttling effect reducing the closing speed.
Nach Beendigung der Einspritzung,
d.h. wenn der Kolben 15 an der Ventilplatte 14 anliegt
und die Düsennadel 23 dichtend
gegen den Dichtsitz 30 gedrückt ist, liegt zwischen dem
Hochdruckbereich 4 und der Längsbohrung 37 bzw.
dem Steuerraum 5 ein derartiges Druckgefälle vor,
daß ausgehend
von der Längsbohrung 37 Kraftstoff
zwischen dem ersten Teilkolben 17 und dem zweiten Teilkolben 18 über die Durchgangsbohrung 25 in
den Hochdruckbereich 4 einströmt, bis das Druckgefälle im wesentlichen
reduziert ist.At the end of the injection, ie when the piston 15 on the valve plate 14 is applied and the nozzle needle 23 sealing against the sealing seat 30 is between the high pressure area 4 and the longitudinal bore 37 or the control room 5 such a pressure drop before that starting from the longitudinal bore 37 Fuel between the first piston 17 and the second sub-piston 18 through the through hole 25 in the high pressure area 4 flows in until the pressure drop is substantially reduced.
Mit der vorbeschriebenen konstruktiven
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ventils
ergibt sich eine Reduzierung des Volumens des Hochdruckbereiches
des Kraftstoffeinspritzventils, wodurch vorteilhafterweise Festigkeitsproblemen
entgegengewirkt wird. Die erhebliche Verkleinerung des Hochdruckbereichs 4 des
Kraftstoffeinspritzventiles 1 nach der Erfindung im Vergleich
zu aus der Praxis bekannten Einspritzventilen und der Umstand, daß dieser
größtenteils
in Bauteile integriert ist, welche im Inneren der Gehäuseteile
des Ventiles angeordnet sind, erlaubt eine Reduzierung der Wandstärke der Gehäuseteile
des Ventiles, woraus wiederum eine Bauraumersparnis resultiert.With the above-described structural design of the valve according to the invention, there is a reduction in the volume of the high-pressure region of the fuel injection valve, which advantageously counteracts strength problems. The significant reduction in the high pressure area 4 of the fuel injector 1 according to the invention in comparison to known from practice injection valves and the fact that this is largely integrated into components which are arranged inside the housing parts of the valve, allows a reduction in the wall thickness of the housing parts of the valve, which in turn results in a space saving.
Darüber hinaus weist das Kraftstoffeinspritzventil
nach der Erfindung die Vorteile eines Kraftstoffeinspritzventiles
mit Druckübersetzung
auf, nämlich daß ein Zuführdruck
wesentlich kleiner sein kann, als der erst im Ventil selbst erzeugte
Einspritzdruck, wodurch eine Druckmittelzuführung nicht mit der gleichen
Festigkeit ausgeführt
werden muß wie
das Druckübersetzungssystem
selbst.In addition, the fuel injector
according to the invention the advantages of a fuel injector
with pressure translation
on, namely that a supply pressure
can be significantly smaller than that which was first generated in the valve itself
Injection pressure, whereby a pressure medium supply is not the same
Strength executed
must be like
the pressure translation system
self.
Die 2, 3 und 4 stellen drei weitere Ausführungsformen
des Ventils nach der Erfindung dar. Dabei unterscheiden sich die
in den 2, 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiele von dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
jeweils nur in Teilbereichen, weshalb in der nachfolgenden Beschreibung
und in den 2 bis 4 für baugleiche und für funktionsgleiche
Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.The 2 . 3 and 4 represent three further embodiments of the valve according to the invention. The differ in the 2 . 3 and 4 illustrated embodiments of the in 1 illustrated embodiment only in some areas, which is why in the following description and in the 2 to 4 the same reference numerals are used for identical and functionally identical components.
Das in 2 dargestellte
Ausführungsbeispiel
des Kraftstoffeinspritzventiles 1 unterscheidet sich von
dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel
des Kraftstoffeinspritzventiles 1 durch ein im Bereich
der Anlagefläche
zwischen dem ersten Teilkolben 17 und dem zweiten Teilkolben 18 angeordnetes Befüllventil 44,
welches eine Befüllung
des Hochdruckbereiches 4 mit Kraftstoff sicher gewährleisten soll.
Die Befüllung
soll selbst dann gewährleistet
sein, falls ein theoretisch ausreichendes Druckgefälle zwischen
dem Hochdruckbereich 4 und der Längsbohrung 37 des
Ventilkörpers 35 nicht
zu einer ausreichenden Befüllung
des Hochdruckbereiches 4 ausgehend von der Längsbohrung 37 führen sollte.
Das Befüllventil 44 öffnet ab
einem bestimmten Druckgefälle
zwischen dem Ventilsteuerraum 10 und dem Hochdruckbereich 4 und
bleibt so lange geöffnet,
bis ein Schließdruck
in dem Hochdruckbereich 4 erreicht wird.This in 2 illustrated embodiment of the fuel injector 1 differs from that in 1 illustrated embodiment of the fuel injector 1 by a in the area of the contact surface between the first piston part 17 and the second sub-piston 18 arranged filling valve 44 which is a filling of the high pressure area 4 guaranteed with fuel. Filling should be ensured even if there is a theoretically sufficient pressure drop between the high pressure area 4 and the longitudinal bore 37 of the valve body 35 insufficient filling of the high pressure area 4 starting from the longitudinal bore 37 should lead. The filling valve 44 opens from a certain pressure drop between the valve control room 10 and the high pressure area 4 and remains open until a closing pressure in the high pressure area 4 is achieved.
Während
einer Einspritzung sperrt das vorliegend als Rückschlagventil ausgeführte Befüllventil 44 den
Hochdruckbereich 4 gegenüber dem Ventilsteuerraum 10,
so daß der
vorbeschriebene Druckaufbau im Hochdruckbereich durch Verschieben
des Kolbens 15 in Richtung der Düsennadel 23 sicher
gewährleistet
ist. Darüber
hinaus ist der Hochdruckbereich 4 in der in 1 beschriebenen Art und
Weise gegenüber
der Längsbohrung 37 abgedichtet.
Die Dichtwirkung an der Berührungsstelle
zwischen dem ersten Teilkolben 17 und dem zweiten Teilkolben 18 wird
durch eine ausreichend hohe auf den zweiten Teilkolbens 18 wirkende
Anpreßkraft
erzielt.During an injection, the filling valve, which is in the form of a check valve, blocks 44 the high pressure area 4 opposite the valve control space 10 , so that the above-described pressure build-up in the high pressure area by moving the piston 15 towards the nozzle needle 23 is guaranteed. In addition, the high pressure area 4 in the in 1 described way compared to the longitudinal bore 37 sealed. The sealing effect at the point of contact between the first partial piston 17 and the second sub-piston 18 is due to a sufficiently high on the second piston 18 effective contact force achieved.
Alternativ hierzu kann das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel
des Kraftstoffeinspritzventiles 1 nach der Erfindung dahingehend
ausgeführt
sein, daß der
Kolben 15 ein einteiliger Stufenkolben ist. Das heißt, daß der erste
Teilkolben 17 und der zweite Teilkolben 18 einstückig ausgeführt sind oder
fest miteinander verbunden sind, wodurch eine Befüllung des
Hochdruckbereiches ausgehend von der Längsbohrung des Ventilkörpers nicht
vorgesehen ist und der Hochdruckbereich lediglich ausgehend von
dem Ventilsteuerraum durch ein Öffnen
und Schließen
des Befüllventiles
gesteuert wird.Alternatively, this can be done in 2 illustrated embodiment of the fuel injector 1 be carried out according to the invention in that the piston 15 is a one-piece stepped piston. That means that the first piston part 17 and the second sub-piston 18 are made in one piece or are firmly connected to one another, so that filling of the high-pressure area starting from the longitudinal bore of the valve body is not provided and the high-pressure area is only controlled starting from the valve control chamber by opening and closing the filling valve.
Zur weiteren Funktionsweise des in 2 dargestellten Kraftstoffeinspritzventiles
wird auf die Beschreibung des Kraftstoffeinspritzventiles gemäß 1 verwiesen, da diese bis
auf die zusätzliche
Befüllung
des Hochdruckbereiches 4 über das Befüllventil 44 gleich
ist.For the further functioning of the in 2 Fuel injector shown is based on the description of the fuel injector 1 referenced, aside from the additional filling of the high pressure area 4 via the filling valve 44 is equal to.
Das in 3 dargestellte
Ausführungsbeispiel
des Kraftstoffeinspritzventiles 1 unterscheidet sich im
wesentlichen von dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
dadurch, daß das
Befüllventil 44 nicht
an dem dem Anlagebereich zwischen dem ersten Teilkolben 17 und
dem zweiten Teilkolben 18 zugewandten Ende des ersten Teilkolbens 17 angeordnet
ist, sondern daß das
Befüllventil 44 im
Mündungsbereich
der Durchgangsbohrung 25 in die Führungsbohrung 24 integriert
ist. Diese Maßnahme führt dazu,
daß das
Volumen des Hochdruckbereichs 4 im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen
gemäß 1 und 2 reduziert ist, wodurch die vorbeschriebenen
Vorteile des Kraftstoffeinspritzventils nach der Erfindung noch
stärker
zum Tragen kommen.This in 3 illustrated embodiment of the fuel injector 1 differs essentially from that in 2 illustrated embodiment in that the filling valve 44 not on the contact area between the first partial piston 17 and the second sub-piston 18 facing end of the first partial piston 17 is arranged, but that the filling valve 44 in the mouth area of the through hole 25 in the guide hole 24 is integrated. This measure causes the volume of the high pressure area 4 compared to the exemplary embodiments according to 1 and 2 is reduced, whereby the above-described advantages of the fuel injection valve according to the invention come to bear even more.
Ein Ventilschließglied 45 des als
Rückschlagventil
ausgeführten
Befüllventiles 44 und
eine das Ventilschließglied 45 gegen
einen Ventildichtsitz 46 drückende Schließfeder 47 sind
in der Durchgangsbohrung 25 angeordnet und durch eine an
den zweiten Teilkolben 18 nach der Montage des Ventilschließgliedes 45 und
der Schließfeder 47 angeschweißte Scheibe 48 positioniert.
Die Scheibe 48 ist mit einer mittigen Bohrung 49 zum
Führen
von Kraftstoff in den Hochdruckbereich 4 versehen. Die Durchgangsbohrung 25 des
zweiten Teilkolbens 18 ist im Bereich des Ventildichtsitzes 46 mit
einer Durchmessereinschnürung
versehen, wodurch auf das Befüllventil 44 einwirkende
Druckschwankungen in der Längs bohrung 37 und
damit auch in der Durchgangsbohrung 25 geglättet werden.A valve closing member 45 of the filling valve designed as a check valve 44 and one the valve closing member 45 against a valve sealing seat 46 pressing closing spring 47 are in the through hole 25 arranged and by one to the second piston 18 after installing the valve closing member 45 and the closing spring 47 welded washer 48 positioned. The disc 48 is with a central hole 49 for guiding fuel into the high pressure area 4 Mistake. The through hole 25 of the second sub-piston 18 is in the area of the valve seat 46 with a diameter constriction, which leads to the filling valve 44 pressure fluctuations in the longitudinal bore 37 and thus also in the through hole 25 to be smoothed.
Die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils 1 gemäß der in 3 dargestellten Ausführungsform
entspricht im wesentlichen der Funktionsweise des in 2 dargestellten Kraftstoffeinspritzventils,
weshalb auf die Beschreibung der Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils
zu 1 und 2 verwiesen wird.How the fuel injector works 1 according to the in 3 The embodiment shown corresponds essentially to the functioning of the in 2 Fuel injector shown, which is why the description of the operation of the fuel injector 1 and 2 is referred.
In 4 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel des
Kraftstoffeinspritzventils 1 dargestellt, dessen prinzipielle
konstruktive Ausführung
im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 entspricht. Das Kraftstoffeinspritzventil
gemäß 4 ist jedoch ohne Verbindung
zwischen der Druckmittelzuführung 2 und
dem Nadelsteuerraum 34 sowie ohne die in den 1, 2 und 3 dargestellten
Drosseln 40 und 41 ausgeführt.In 4 is another embodiment of the fuel injector 1 shown, the basic construction of the embodiment according to the embodiment 1 equivalent. The fuel injector according to 4 is however without a connection between the pressure medium supply 2 and the needle control room 34 as well as without those in the 1 . 2 and 3 illustrated chokes 40 and 41 executed.
Damit stellt das Kraftstoffeinspritzventil 1 gemäß 4 gegenüber den Ausführungsbeispielen gemäß 1, 2 und 3 eine
vereinfachte Ausführungsform
dar, dessen Einspritzverhalten jedoch nicht in der differenzierten
Art und Weise einstellbar ist, wie es bei den Ausführungsbeispielen
der 1 bis 3 der Fall ist, die die Zulaufdrossel 40 und
die Ablaufdrossel 41 aufweisen. Dies resultiert daraus,
daß das Öffnungsverhalten
des Kraftstoffeinspritzventiles gemäß 4 lediglich über eine Drosselwirkung eines
Durchbruchs 50 beeinflußbar ist.With this, the fuel injection valve 1 according to 4 compared to the embodiments according to 1 . 2 and 3 a simplified embodiment, but the injection behavior is not adjustable in the differentiated manner, as in the embodiments of the 1 to 3 the case is the inlet throttle 40 and the flow restrictor 41 exhibit. This results from the fact that the opening behavior of the fuel injector according to 4 only through a throttling effect of a breakthrough 50 can be influenced.
Der Durchbruch 50 ist in
der Düsennadel 23 vorgesehen,
um ein Zuführen
bzw. ein Abführen
von Kraftstoff in den Nadelsteuerraum 34 bzw. aus dem Nadelsteuerraum 34 heraus
zu gewährleisten,
und stellt eine Verbindung zwischen dem Nadelsteuerraum 34 und
dem Hochdruckbereich 4 im Bereich des Verbindungskanals 26 her.The breakthrough 50 is in the nozzle needle 23 provided to supply or discharge fuel into the needle control chamber 34 or from the needle control room 34 to ensure out, and establishes a connection between the needle control room 34 and the high pressure area 4 in the area of the connecting channel 26 ago.
Gemäß der Darstellung in 4 liegt das Ventilelement 3 am
ersten Ventilsitz 6 und die Düsennadel 23 am Dichtsitz 30 an.
Wird der erste Ventilsitz 6 von dem Ventilelement 3 freigegeben
und der zweite Ventilsitz 7 von dem Ventilelement 3 verschlossen, wird
der Kolben 15 in Richtung der Düsennadel 23 verschoben,
wobei der im Hochdruckbereich 4 vorhandene Kraftstoff auf
Hochdruck verdichtet wird. Gleichzeitig steigt der Druck im Nadelsteuerraum 34 entsprechend
der Drosselwirkung des Durchbruchs 50 an. Erreicht der
Druck des Hochdruckbereiches 4 den Öffnungsdruck bzw. den Einspritzdruck,
hebt die Düsennadel 23 in
Richtung der Ventilplatte 14 von dem Dichtsitz 30 ab,
und der in dem Hochdruckbereich 4 bzw. in dem Ringraum 28 vorhandene
Kraftstoff wird über
die Einspritzöffnungen 31 in
einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt.As shown in 4 is the valve element 3 at the first valve seat 6 and the nozzle needle 23 at the sealing seat 30 on. Becomes the first valve seat 6 from the valve element 3 released and the second valve seat 7 from the valve element 3 closed, the piston 15 towards the nozzle needle 23 postponed, the one in the high pressure area 4 existing fuel is compressed to high pressure. At the same time, the pressure in the needle control room increases 34 according to the throttling effect of the breakthrough 50 on. Reaches the pressure of the high pressure area 4 the opening pressure or the injection pressure, raises the nozzle needle 23 towards the valve plate 14 from the sealing seat 30 off, and that in the high pressure area 4 or in the annulus 28 Existing fuel is injected through the injection ports 31 injected into a combustion chamber of an internal combustion engine.
Zur Beendigung der Einspritzung wird
das Ventilelement 3 wiederum an den ersten Ventilsitz 6 dichtend
angelegt, wodurch der Kolben 15 in vorbeschriebener Art
und Weise zurück
an die Ventilplatte 14 verschoben wird. Gleichzeitig wird
die Düsennadel 23 dichtend
gegen den Dichtsitz 30 gedrückt, wobei sich das Volumen
des Nadelsteuerraumes 34 verringert. Der überschüssige Kraftstoff
des Nadelsteuerraumes 34 wird über den Durchbruch 50 in
den Hochdruckbe reich 4 gedrückt. Die Schließgeschwindigkeit
der Düsennadel 23 ist
daher von der Drosselwirkung des Durchbruchs 50 abhängig und über eine Veränderung
der Drosselwirkung variierbar.To end the injection, the valve element 3 again to the first valve seat 6 sealingly created, causing the piston 15 back to the valve plate in the manner described above 14 is moved. At the same time, the nozzle needle 23 sealing against the sealing seat 30 pressed, the volume of the needle control chamber 34 reduced. The excess fuel of the needle control room 34 is about the breakthrough 50 in the High pressure area 4 pressed. The closing speed of the nozzle needle 23 is therefore of the throttling effect of the breakthrough 50 dependent and variable by changing the throttling effect.
Der Hochdruckbereich 4 wird
somit nach Beendigung der Einspritzung einerseits über die
Längsbohrung 37 und
zusätzlich
mit überschüssigem Kraftstoff
des Nadelsteuerraums 34 über den Durchbruch 50 befüllt.The high pressure area 4 is thus on the one hand via the longitudinal bore after the end of the injection 37 and in addition with excess fuel from the needle control chamber 34 about the breakthrough 50 filled.
Selbstverständlich liegt es im Ermessen
des Fachmannes, das Kraftstoffeinspritzventil gemäß der in 4 dargestellten Ausführungsform
mit einem Befüllventil
in der in den 2 und 3 beschriebenen Art und Weise
zu versehen. Dabei kann das Befüllventil
in den in 2 oder in 3 dargestellten Positionen
oder in beliebig dazwischen angeordneten Positionen vorgesehen sein.Of course, it is at the discretion of the person skilled in the art to design the fuel injection valve according to the in 4 illustrated embodiment with a filling valve in the in the 2 and 3 described manner. The filling valve can be in the 2 or in 3 positions shown or in any intermediate positions.