DE2028442A1 - Fuel injection valve for internal combustion engines - Google Patents
Fuel injection valve for internal combustion enginesInfo
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Description
Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 0587/4 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 0587/4
Stuttgart-Untertürkheim _Stuttgart-Untertürkheim _
11 Kraftstoffeinspritzventil in Verbrennungsmotoren1 " 11 Fuel injection valve in internal combustion engines 1 "
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil in Verbrennungsmotoren mit einer in einem Ventilkörper angeordneten Düsennadel, die durch Kraftstoffdruck im Düsenraum angehoben wird.The invention relates to a fuel injection valve in internal combustion engines with a nozzle needle arranged in a valve body, which is triggered by fuel pressure in the nozzle chamber is raised.
Seitherige Kraftstoffeinspritzventile arbeiten mit einer Speicherung des Kraftstoffes. Die Speicherung kann dabei unter einem federbelasteten, vom Kraftstoff angehobenen Kolben erfolgen, sie kann aber auch einfach durch Zusammendrücken des Kraftstoffes, der in der Nähe und in Verbindung mit der Brenn» stoffeinspritzstelle (Nadelsitz) gelagert wird, geschehen. Eine Feder, welche die Düsennadel auf ihren Ventilsitz drückt, muß so stark sein, daß sie erst bei einem bestimmten, oft recht hohen Öffnungsdruck zusammengedrückt wird. Die Einspritzung kann erfolgen und dauert so lange, bis der Druck des gespeicherten Kraftstoffes so weit abgesunken ist, daß die die Nadel belastende Schließfeder die Nadel wieder auf den verhältnismäßig kleinen Sitz drückt.Previous fuel injectors work with a Storage of fuel. The storage can thereby take place under a spring-loaded piston lifted by the fuel, but it can also be done simply by squeezing the Fuel that is stored near and in connection with the fuel injection point (needle seat). A spring, which presses the nozzle needle onto its valve seat, must be so strong that it is often correct only at a certain point high opening pressure is compressed. The injection can be done and lasts until the saved Fuel has dropped so far that the closing spring loading the needle pushes the needle back on the relatively small seat presses.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine den bekannten Ausführungsformen für die Kraftstoffeinspritzung überlegene Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einfachen und wenig aufwendigen baulichen Mitteln zu schaffen, die vor allem den heutigen Anforderungen, die bei zunehmender Leistungsausbeute hochbelastbarer Brennkraftmaschinen bezüglich Genauigkeit und Schnelligkeit der Einspritzungen zu erfüllen sind, gewachsen ist.The invention is based on the object of providing one that is superior to the known embodiments for fuel injection Fuel injection device with simple and inexpensive To create structural means, which above all meet today's requirements, which are more resilient with increasing power output Internal combustion engines have to be met in terms of accuracy and speed of injections.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein vonThe object is achieved in that one of
1 G 9 8 5 1 / 0 7 2 31 G 9 8 5 1/0 7 2 3
- 2 - Daiia 8587/4- 2 - Daiia 8587/4
der Rückseite der Düsennadel begrenzter Steuerraum über eine Drossel mit einer in den Düsenraura führenden Kraftstoffleitung verbunden ist und oberhalb der Düsennadel piezoelektrisch betriebene Mittel, z.B. ein Vorsteuerventil, ein Kolben od.dgl., angeordnet sind, die den Steuerraura vergrößern, derart, daß durch diese Vergrößerung ein Druckabbau des Kraftstoffes im Steuerraum erfolgt und daß gleichzeitig die jetzt im Düsenraum auf die Düsennadel einwirkende größere Kraft die zuvor durch Differenzkraft auf ihren Ventilsitz gedrückte Düsennadel anhebt.the back of the nozzle needle limited control space via a Throttle with a fuel line leading into the nozzle groove is connected and above the nozzle needle piezoelectrically operated means, e.g. a pilot valve, a piston or the like. Arranged are that increase the Steuerraura, such that by this enlargement a pressure reduction of the fuel in the control room takes place and that at the same time the now in the nozzle area the greater force acting on the nozzle needle lifts the nozzle needle previously pressed onto its valve seat by the differential force.
In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung kann das Vorsteuerventil oder der Kolben am unteren Ende einer Keramiksäule ange- W ordnet sein, die mit in Trennfugen wendelförmig geführten und wechselseitig miteinander verbundenen Elektroden versehen ist.In a preferred embodiment of the invention the pilot valve or the piston may be arranged at the lower end of a ceramic column W reasonable, which is provided with helically guided in joints and mutually interconnected electrodes.
Als weiteres Merkmal kann erfindungsgemäß der Ventilkörper im Dereich des Vorsteuerventils eine Leckleitung aufweisen«According to the invention, the valve body have a leakage line in the area of the pilot valve «
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.In the drawing, an embodiment of the subject matter of the invention is shown.
Ein Einspritzventil 1, das über eine Speiseleitung 2 mit einem auf der Zeichnung nicht dargestellten Hochdruckspeicher verbunden ist, besteht im wesentlichen aus einem Ventilkörper 3 und aus einer in diesem angeordneten und längsverschiebbar geführten Düsennadel 4, die zweistufig und zum unteren Ventilsitz hin verjüngt ausgebildet ist. Die obere Stufe 6 gleitet in dem Ventilkörper 3, während die untere Stufe 7 der Düsennadel von einem den Kraftstoff ausfüllenden Ringraum B umgeben ist, in den die Speiseleitung 2 über einen Düsenraum 9 einmündet· Eine von der Speiseleitung 2 abzweigende und mit einer Drossel 10 oder gegebenenfalls mit einem Rückschlagventil versehene Zuleitung mündet in einem oberhalb der Düsennadel 4 angeordneten und für den Druckaufbau und -abbau vorgesehenen Steuerraum 12, der nach oben hin durch ein piezoelektrisch betriebenes VorSteuerventil begrenzt ist. Dieses am unteren Ende einer Keramiksäule lh axial verschiebbar angeordnete Vorsteuerventil 13 steuert in Verbindung mit der Keramiksäule Ik indirekt und durch elektrischeAn injection valve 1, which is connected via a feed line 2 to a high-pressure accumulator, not shown in the drawing, consists essentially of a valve body 3 and a longitudinally displaceable nozzle needle 4, which is arranged in this and is designed in two stages and tapering towards the lower valve seat. The upper stage 6 slides in the valve body 3, while the lower stage 7 of the nozzle needle is surrounded by an annular space B which fills the fuel and into which the feed line 2 opens via a nozzle space 9. A branching off from the feed line 2 and with a throttle 10 or A feed line, optionally provided with a check valve, opens into a control chamber 12 which is arranged above the nozzle needle 4 and is intended for pressure build-up and pressure reduction and which is bounded at the top by a piezoelectrically operated pilot valve. This pilot valve 13, which is arranged axially displaceably at the lower end of a ceramic column lh, controls indirectly and electrically in connection with the ceramic column Ik
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' -3- Daim 8587A'-3- Daim 8587A
Mittel die Kraftstoffeinspritzung. Anstelle des Vorsteuerventils 13 kann gegebenenfalls ein am unteren Ende der Keramiksäule 1A· befestigter Kolben angeordnet sein, der ebenfalls in gleicher Weise über elektrische Mittel eine einwandfreie Steuerung der Kraftstoffeinspritzung gewährleistet. Bei dieser Anordnung ist der Kolben mit einem abdichtenden Dichtelement zu versehen. Eine Leckleitung ist hierbei nicht erforderlieh. Die über dem Vorsteuerventil oder über dem Kolben angeordnete Keramiksäule, Ik besteht aus einer Vielzahl von aufeinander geschichteten Zylindern und weist Trennfugen auf, in der wendelförmig geführte und wechselseitig miteinander verbundene Elektroden 15 eingelassen sind. Die zum Betrieb der Keramiksäule 14 notwendige Hochspannung wird in einem manteiförmigen Impulstransformator l6 erzeugt, der die Keramiksäule unmittelbar umgibt, wobei zwischen diesen beiden Teilen vorhandene Hohlräume mit einer elastischen Masse 17 ausgefüllt sind.Means the fuel injection. Instead of the pilot valve 13, a piston attached to the lower end of the ceramic column 1A can be arranged, which likewise ensures perfect control of the fuel injection via electrical means. With this arrangement, the piston is to be provided with a sealing element. A leakage line is not required here. The ceramic column Ik arranged above the pilot valve or the piston consists of a large number of cylinders stacked one on top of the other and has separating joints in which electrodes 15, which are helically guided and mutually connected to one another, are embedded. The high voltage required to operate the ceramic column 14 is generated in a jacket-shaped pulse transformer 16 which directly surrounds the ceramic column, with cavities between these two parts being filled with an elastic mass 17.
Die Wirkungsweise der Kraftstoffeinspritzpumpe ist folgende :The fuel injection pump works as follows:
Der unter Hochdruck stehende und vom Hochdruckspeicher in die Speiseleitung 2 strömende Kraftstoff gelangt einerseits in den Düsenraum.9 und andererseits über die mit der Drossel 10 versehene Zuleitung 11 in den zwischen dem Vorsteuerventil I3 und der Rückseite der Düsennadel angeordneten Steuerraum 12 . Nach diesem Vorgang wird durch die auftretende Differenzkraft, die infolge der auf die größere Fläche der Düsennadel im Steuerraum 12 einwirkenden Kraft entsteht, die Düsennadel auf ihren Ventilsitz 5 gedruckt und verschließt den Öffnungsquerschnitt einer zentral In Ventilkörper angeordneten Kraftstoffbohrung 18, von der zwei Spritsbohrungen 19 und 20 seitlich abzweigen. Wird nun in die Primärseite des Transformators ein kurz anhalten· der Rechteckimpuls gegeben, so veranlasst der entstehende Hochspannung simpu Is auf der Sekundärseite die Keramiksäule 14 zu einem minimalen Zusammenziehen. Durch die sich in ihrer LängeThe fuel under high pressure and flowing from the high pressure accumulator into the feed line 2 reaches the nozzle chamber 9 on the one hand and, via the feed line 11 provided with the throttle 10, on the other hand into the control chamber 12 arranged between the pilot valve I3 and the back of the nozzle needle. After this process, the differential force that occurs as a result of the force acting on the larger area of the nozzle needle in the control chamber 12 presses the nozzle needle onto its valve seat 5 and closes the opening cross-section of a fuel bore 18 located centrally in the valve body , from which two injection bores 19 and 19 20 branch off to the side. If the square-wave pulse is now briefly stopped in the primary side of the transformer, the resulting high voltage simpu Is on the secondary side causes the ceramic column 14 to contract minimally. Due to its length
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verändernde Keramiksäule öffnet sich das Vorsteuerventil und der im Steuerraum 12 aufgebaute Kraftstoffdruck bricht zusammen, wobei es erforderlich ist j daß der Offnungsquerschnitt des Vorsteuerventils größer ist als die engste Stelle der Drossel Als Folge des Druckabbaues hebt sich die Düsennadel von ihrem ■ Ventilsitz 5 ab, so daß der Kraftstoff über die Kraftstoffbohrung 18 und über die Spritzbohrungen 19 und 20 austreten kann. Gleichzeitig dringt ein Teil des sich im Steuerraum befindlichen Kraftstoffes in den Bereich des geöffneten Vorsteuerventils ein und wird über eine im Ventilkörper vorgesehene Leckleitung 21 in den Kraftstofftank abgeleitet. Nach Einstellen des Spannungsimpulses auf der Primärseite des Transformators dehnt sich die Keramiksäule infolge der Spannungsumkehr auf der Sekundärseite wieder aus und bringt das Vorsteuerventil wieder in Schließlage. Durch den jetzt folgenden Druckaufbau hinter der Drossel im Steuerraum wird die Düsennadel k wieder auf ihren Ventilsitz 5 gedrückt. Damit ist die Verbindung von der Speiseleitung bis zur Kraftstoffbohrung 18 wieder geschlossen und zwar so lange, bis durch eine Druckentlastung im Steuerraum der Vorgang sich wiederholt.changing ceramic column opens the pilot valve and the fuel pressure built up in the control chamber 12 collapses, whereby it is necessary that the opening cross-section of the pilot valve is larger than the narrowest point of the throttle that the fuel can escape via the fuel bore 18 and via the spray bores 19 and 20. At the same time, some of the fuel in the control chamber penetrates into the area of the open pilot valve and is diverted into the fuel tank via a leakage line 21 provided in the valve body. After setting the voltage pulse on the primary side of the transformer, the ceramic column expands again as a result of the voltage reversal on the secondary side and brings the pilot valve back into the closed position. As a result of the pressure build-up that now follows behind the throttle in the control chamber, the nozzle needle k is pressed onto its valve seat 5 again. The connection from the feed line to the fuel bore 18 is thus closed again, until the process is repeated due to a pressure relief in the control chamber.
Der Hochdruck ist gegebenenfalls durch eine kontinuierlich arbeitende Pumpe aufgebracht und beträgt ca. 3OO kg/cm konstant, Der Zeitpunkt und die Menge der Einspritzung ist durch den Nie^derspannungsimpuls bestimmt. Aufgrund dieser getroffenen Anordnung ist der mechanische Spritzversteller eingespart.The high pressure is optionally through a continuous working pump applied and is about 3OO kg / cm constant, The time and the amount of the injection is determined by the low voltage pulse. Because of this hit Arrangement, the mechanical injection adjuster is saved.
Da die Kraftstoffregelung auf elektrischer Basis beruht, sind die Nachteile eines Übergangs von elektrischer Größe in mechanische Stellgröße für den Regelweg einer herkömmlichen Einspritzpumpe nicht gegeben.Since the fuel control is electrical based, are the disadvantages of a transition from an electrical variable to a mechanical manipulated variable for the control path of a conventional injection pump not given.
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Also Published As
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|---|---|
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