ITMI971151A1

ITMI971151A1 - FUEL INJECTOR FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Info

Publication number: ITMI971151A1
Application number: IT97MI001151A
Authority: IT
Inventors: Detlev Potz; Guenter Lewentz; Uwe Gordon
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 1998-11-16
Also published as: JPH1054325A; IT1293141B1; ITMI971151A0; GB2314120A; GB2314120B; GB9709910D0; DE19623211A1

Description

Iniettore di combustibile per motore a combustione interna Fuel injector for internal combustion engine

Stato della tecnica State of the art

L'invenzione prende spunto da un iniettore di combustibile per motori a combustione interna secondo il genere della rivendicazione l. Un tale iniettore di combustibile noto dalla DE-OS 4340 883 Al presenta un corpo di valvola con un foro assiale, nel quale è condotto un elemento di valvola a forma di pistone, che per il controllo di una sezione trasversale di iniezione è spostabile verso l'esterno mediante l'alta pressione del combustibile contro la forza di una molla di chiusura. L'elemento di valvola presenta con ciò alla propria estremità sul lato della camera di combustione una testa di chiusura sporgente dal foro del corpo di valvola, che forma un elemento di chiusura della valvola e sul cui lato rivolto verso il corpo della valvola è disposta una superficie di tenuta della valvola, con la quale la testa di chiusura interagisce con una superficie di sede di valvola disposta sul lato frontale del corpo della valvola sul lato della camera di combustione. Con ciò è inoltre prevista almeno un'apertura di iniezione sull'elemento di valvola 'all'altezza della testa di chiusura, che si diparte da una camera di pressione formata fra l'elemento di valvola e il foro. L'apertura di uscita dell'apertura di iniezione è coperta dal corpo di valvola in posizione di chiusura dell'elemento di valvola, e viene scoperta soltanto nel corso della corsa di apertura rivolta verso l'esterno dell'elemento di valvola mediante emersione dal foro. The invention is inspired by a fuel injector for internal combustion engines according to the type of claim 1. Such a fuel injector known from DE-OS 4340 883 A1 has a valve body with an axial bore, in which a piston-shaped valve element is guided, which for the control of an injection cross-section is displaceable towards the by the high pressure of the fuel against the force of a closing spring. The valve element thus has at its end on the combustion chamber side a closure head projecting from the bore of the valve body, which forms a valve closure element and on the side of which facing the valve body is arranged a valve sealing surface, with which the closing head interacts with a valve seat surface disposed on the front side of the valve body on the combustion chamber side. Thereby, at least one injection opening is also provided on the valve element at the height of the closing head, which departs from a pressure chamber formed between the valve element and the bore. The outlet port of the injection port is covered by the valve body in the closed position of the valve element, and is only uncovered during the outward facing opening stroke of the valve element by emerging from the hole. .

L'elemento di valvola sporge con la propria estremità opposta alla testa di chiusura, lontana dalla camera di combustione, in una camera della molla, formata in un corpo di sostegno serrato assialmente con il corpo di valvola. Con ciò l'elemento di valvola presenta alla propria estremità del gambo lontana dalla camera di combustione un piattello della molla, fra il quale e un arresto solidale con l'alloggiamento poggiante sul corpo di valvola è serrata la molla di chiusura. The valve element protrudes with its end opposite the closing head, away from the combustion chamber, into a spring chamber, formed in a support body axially clamped with the valve body. Thus the valve element has a spring plate at its end of the stem remote from the combustion chamber, between which the closing spring is clamped and a stop integral with the housing resting on the valve body.

L'iniezione di combustibile avviene con l'inizio dell'immissione del combustibile ad alta pressione nella camera di pressione dell'iniettore, ove l'alta pressione del combustibile sollecita l'elemento di valvola in direzione di apertura, e lo solleva dalla sede di valvola verso l'esterno contro la forza antagonista della molla di chiusura. Con ciò già dopo una corsa di apertura breve dell'elemento di valvola viene comandata l'apertura dell'apertura di iniezione, in modo che il combustibile venga iniettato nella camera di combustione del motore a combustione interna da alimentare. Il massimo moto di corsa di apertura dell'elemento di valvola viene con ciò delimitato mediante l'appoggio di un risalto sul gambo dell'elemento di valvola su un arresto solidale con l'alloggiamento, tramite la cui posizione è possibile impostare la corsa massima di apertura. Per un'iniezione di combustibile ottimale possono con ciò essere previste sull'iniettore di combustibile noto più, preferibilmente due, aperture situate sovrapposte una all'altra in direzione assiale, l'apertura delle quali può essere comandata in successione durante la corsa di apertura rivolta verso l'esterno dell'elemento di valvola. Con ciò è particolarmente vantaggioso comandare in determinate condizioni di esercizio soltanto l'apertura della fila inferiore di aperture di iniezione, sicché soltanto il 50% della sezione trasversale di apertura viene utilizzato per l'iniezione di combustibile, per cui nella regione di carico parziale del motore a combustione interna è possibile prolungare la durata dell'iniezione a parità di quantità iniettata. Un tale comando di apertura parziale della sezione trasversale di iniezione può essere tuttavia ottenuto in maniera soltanto insufficiente e difficilmente riproducibile nell'iniettore noto, a causa dell'arresto della corsa prestabilito dell'elemento di valvola. Con ciò è particolarmente svantaggioso che nell'iniettore noto l'arresto della corsa non sia accessibile dall'esterno senza smontare l'iniettore. The fuel injection takes place with the beginning of the injection of the high pressure fuel into the pressure chamber of the injector, where the high pressure of the fuel urges the valve element in the opening direction, and lifts it from the seat valve outwards against the antagonistic force of the closing spring. As a result, the opening of the injection opening is activated already after a short opening stroke of the valve element, so that the fuel is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied. The maximum opening stroke motion of the valve element is thereby limited by placing a projection on the stem of the valve element on a stop integral with the housing, by means of whose position it is possible to set the maximum stroke of opening. For an optimal fuel injection, more, preferably two openings located overlapping one another in the axial direction can thus be provided on the known fuel injector, the opening of which can be controlled in succession during the opening stroke directed towards the outside of the valve element. It is therefore particularly advantageous to control under certain operating conditions only the opening of the lower row of injection openings, so that only 50% of the opening cross section is used for fuel injection, whereby in the partial load region of the internal combustion engine it is possible to extend the duration of the injection for the same quantity injected. Such a command for partial opening of the injection cross section can, however, be obtained only inadequately and difficult to reproduce in the known injector, due to the stop of the predetermined stroke of the valve element. With this it is particularly disadvantageous that in the known injector the stroke stop is not accessible from the outside without disassembling the injector.

Dalla DE-OS 4332 124 è noto un iniettore di combustibile del tipo che si apre verso l'esterno, nel quale la corsa massima di apertura dell'elemento di valvola è comandabile mediante un arresto della corsa di apertura variabile, ove questo arresto della corsa spostabile è ivi realizzato in maniera costruttivamente molto onerosa, mediante un attuatore piezoelettrico. Tali attuatori piezoelettrici hanno con ciò oltre agli alti costi di produzione e di montaggio anche lo svantaggio di necessitare di un grande ingombro e di un'alimentazione di corrente e di un comando relativamente onerosi. Inoltre gli attuatori piezoelettrici sono molto sensibili al calore, sicché possono essere utilizzati sugli iniettori del combustibile sollecitati termicamente soltanto mediante ulteriori dispositivi di compensazione della dilatazione termica, cosa che incrementa ancora una volta l'onere e quindi i costi di tali arresti della corsa. From DE-OS 4332 124 a fuel injector of the type which opens outwards is known, in which the maximum opening stroke of the valve element can be controlled by means of a stop of the variable opening stroke, where this stop of the stroke displaceable is realized there in a constructively very expensive way, by means of a piezoelectric actuator. In addition to the high production and assembly costs, these piezoelectric actuators also have the disadvantage of requiring a large footprint and a relatively onerous power supply and control. Furthermore, piezoelectric actuators are very sensitive to heat, so that they can only be used on thermally stressed fuel injectors by means of additional thermal expansion compensation devices, which once again increases the burden and therefore the costs of such stroke stops.

Vantaggi dell'invenzione Advantages of the invention

L'iniettore di combustibile per motori a combustione interna secondo invenzione con le caratteristiche qualificanti della rivendicazione 1 ha il vantaggio rispetto a ciò che con mezzi costruttivamente semplici è formato un arresto regolabile per la massima corsa di apertura dell'elemento di valvola, che inoltre smorza l'impatto duro dell'elemento di valvola sull'arresto della corsa. Con ciò l'arresto regolabile è realizzato quale pistone spostabile idraulicamente, una delle cui superfici frontali forma la superficie di arresto corsa interagente con l'elemento di valvola, e la cui altra superficie frontale delimita una camera di lavoro. Questa camera di lavoro è riempibile e scaricabile tramite una tubazione di mandata con un liquido idraulico, preferibilmente formato dal combustibile del motore a combustione interna. La pressione di lavoro nella camera di pressione è con ciò relativamente bassa (circa 5-10 bar), tuttavia è sufficiente per trattenere il pistone con la propria superficie di arresto corsa su un arresto superiore. Questo arresto superiore presenta una certa distanza dalla superficie di arresto sull'elemento di valvola in posizione di chiusura, ove questa distanza definisce una prima corsa di apertura dell'elemento di valvola, che corrisponde all'emersione della fila inferiore di fori di iniezione sul lato della camera di combustione dal foro del corpo di valvola, con la quale è preferibilmente scoperto il 50% della sezione trasversale di iniezione complessiva. Il grado della sezione trasversale di iniezione aperta con la metà della corsa dell'elemento di valvola è con ciò variabile mediante il numero di aperture di iniezione di una fila di fori di iniezione. The fuel injector for internal combustion engines according to invention with the qualifying features of claim 1 has the advantage over that with constructively simple means an adjustable stop is formed for the maximum opening stroke of the valve element, which also dampens the hard impact of the valve element on the stroke stop. With this, the adjustable stop is realized as a hydraulically displaceable piston, one of whose front surfaces forms the stroke stop surface interacting with the valve element, and whose other front surface defines a working chamber. This working chamber can be filled and discharged through a delivery pipe with a hydraulic liquid, preferably formed by the fuel of the internal combustion engine. The working pressure in the pressure chamber is thus relatively low (approx. 5-10 bar), however it is sufficient to hold the piston with its stroke stop surface on an upper stop. This upper stop has a certain distance from the stop surface on the valve element in the closed position, where this distance defines a first opening stroke of the valve element, which corresponds to the emergence of the lower row of injection holes on the side of the combustion chamber from the bore of the valve body, with which 50% of the total injection cross section is preferably exposed. The degree of the injection cross section open with half the stroke of the valve element is thereby variable by the number of injection openings of a row of injection holes.

Con ciò è possibile limitare in maniera semplice la corsa di apertura all'altezza di questo primo arresto superiore mediante il comando della chiusura della tubazione di mandata, ove il volume racchiuso nella camera di lavoro agisce con ciò da ammortizzatore idraulico. Affinché la necessaria pressione idraulica che trattiene l'elemento di valvola nella corsa parziale si sviluppi già dopo una breve corsa di compressione del pistone è necessario un esiguo volume complessivo della camera di lavoro e nella tubazione di mandata. Quindi il pistone è preferibilmente realizzato quale pistone a gradino, che delimita la camera di lavoro con la propria superficie frontale anulare. La tubazione di mandata è realizzata preferibilmente piuttosto corta e di sezione trasversale esigua fino alla valvola di comando. With this it is possible to limit in a simple way the opening stroke to the height of this first upper stop by means of the closing command of the delivery pipe, where the volume enclosed in the working chamber thus acts as a hydraulic shock absorber. In order for the necessary hydraulic pressure which holds the valve element in the partial stroke to develop after a short compression stroke of the piston, a small overall volume of the working chamber and in the pressure line is required. Therefore, the piston is preferably embodied as a step piston, which delimits the working chamber with its own annular front surface. The delivery pipe is preferably made rather short and has a small cross section up to the control valve.

Qualora debba essere percorsa l'intera corsa di apertura dell'elemento di valvola la tubazione di mandata rimane aperta, sicché le forze di apertura sull'elemento di valvola, molto più grandi della pressione di lavoro del fluido in pressione facente presa sul pistone, lo sipostano insieme al pistone fino a un arresto inferiore. Questo arresto inferiore, formato preferibilmente mediante la delimitazione della camera di lavoro opposta al pistone, corrisponde con ciò a una posizione di corsa di apertura dell'elemento di valvola nella quale anche la seconda fila di fori di iniezione superiore è emersa dal foro del corpo di valvola, sicché ora è comandata l'apertura del 100% della sezione trasversale di apertura sull'iniettore. Il punto di funzionamento nel quale è comandata l'apertura del 50% o del 100% della sezione trasversale di iniezione è con ciò liberamente selezionabile nel diagramma caratteristico del motore mediante corrispondente pilotaggio della valvola di comando nella tubazione di mandata, ove la valvola di comando è realizzata preferibilmente quale distributore elettromagnetico 2/2. Il comando dell'arresto della corsa dell'elemento di valvola è con ciò possibile indipendentemente dalla pressione di iniezione, dal carico o dal numero di giri. Con ciò può essere utilizzata un'unica valvola di comando per tutti gli iniettori, tuttavia è anche possibile associare a ciascun iniettore una propria valvola di comando. If the entire opening stroke of the valve element must be covered, the delivery pipe remains open, so that the opening forces on the valve element, which are much greater than the working pressure of the pressurized fluid gripping the piston, they move together with the piston to a lower stop. This lower stop, preferably formed by the delimitation of the working chamber opposite the piston, thus corresponds to an opening stroke position of the valve element in which the second row of upper injection holes has also emerged from the hole in the valve body. valve, so that 100% opening of the opening cross section on the injector is now commanded. The operating point at which the opening of 50% or 100% of the injection cross section is commanded is thus freely selectable in the characteristic diagram of the engine by means of corresponding piloting of the control valve in the delivery line, where the control valve it is preferably embodied as a 2/2 electromagnetic distributor. The control of the stroke stop of the valve element is thus possible independently of the injection pressure, the load or the speed. With this, a single control valve can be used for all injectors, however it is also possible to associate each injector with its own control valve.

La pressione di lavoro del liquido idraulico può con ciò essere sviluppata mediante una pompa separata, tuttavia è anche possibile utilizzare la pressione di prealimentazione della pompa di iniezione del combustibile. Con l'arresto della corsa idraulico azionato per il 50% della corsa di apertura o della sezione trasversale di iniezione la valvola di comando viene comandata fra i cicli di iniezione in modo che il volume di fluido nella camera di lavoro venga nuovamente ripristinato completamente, per compensare cali dovuti a perdita e garantire un arresto della corsa costante. The working pressure of the hydraulic fluid can thereby be developed by means of a separate pump, however it is also possible to use the pre-supply pressure of the fuel injection pump. With the hydraulic stroke stop actuated for 50% of the opening stroke or the injection cross section, the control valve is controlled between injection cycles so that the fluid volume in the working chamber is completely restored again, for compensate for drops due to leakage and ensure constant stopping of the stroke.

L'iniettore di combustibile secondo invenzione può con ciò essere integrato in un sistema di iniezione pompa-tubazione-iniettore, ma è anche possibile utilizzarlo su sistemi di iniezione a serbatoio (common rail), che presentano il vantaggio di una libera scelta dell'iniezione nell'intero diagramma caratteristico del motore a combustione interna. The fuel injector according to the invention can thus be integrated into a pump-pipe-injector injection system, but it is also possible to use it on tank injection systems (common rail), which have the advantage of a free choice of injection. in the entire characteristic diagram of the internal combustion engine.

L'impiego dell'arresto della corsa regolabile idraulicamente ha inoltre il vantaggio di un urto smorzato dell'elemento di valvola sull'arresto, cosa che riduce la sollecitazione dei componenti. The use of the hydraulically adjustable stroke stop also has the advantage of a damped impact of the valve element on the stop, which reduces the strain on the components.

L’iniettore di combustibile secondo invenzione con l'arresto di corsa regolabile ha inoltre il vantaggio che l'ingombro non aumenta rispetto agli iniettori di combustibile tradizionali, per cui può essere montato in un secondo tempo su motori a combustione interna esistenti. The fuel injector according to the invention with the adjustable stroke stop also has the advantage that the overall dimensions do not increase compared to traditional fuel injectors, so it can be mounted at a later time on existing internal combustion engines.

Ulteriori vantaggi ed elaborazioni vantaggiose dell'oggetto dell'invenzione sono ricavabili dalla descrizione, dal disegno, e dalle rivendicazioni. Further advantages and advantageous elaborations of the object of the invention can be derived from the description, the drawing and the claims.

Disegno Drawing

Due esempi di esecuzione dell'iniettore secondo invenzione per motori a combustione interna sono raffigurati nel disegno e vengono di seguito illustrati più dettagliatamente. Two embodiments of the injector according to the invention for internal combustion engines are shown in the drawing and are illustrated in more detail below.

La figura 1 mostra una sezione longitudinale attraverso un primo esempio di esecuzione dell'iniettore di combustibile, montato in un sistema di iniezione pompa-tubazione-iniettore, la figura 2 un particolare ingrandito della figura 1 lungo la linea II nella regione delle aperture di iniezione, la figura 3 una raffigurazione schematica del comando dell'alimentazione idraulica nella camera di lavoro sul pistone di arresto corsa, e le figure da 4 a 4B un secondo esempio di esecuzione, nel quale l’iniettore di combustibile è integrato in un sistema di iniezione a serbatoio. Figure 1 shows a longitudinal section through a first example of execution of the fuel injector, mounted in a pump-pipe-injector injection system, Figure 2 an enlarged detail of Figure 1 along line II in the region of the injection openings , Figure 3 a schematic representation of the control of the hydraulic supply in the working chamber on the stroke stop piston, and Figures 4 to 4B a second embodiment, in which the fuel injector is integrated in an injection system tank.

Descrizione degli esempi di esecuzione Description of the execution examples

Il primo esempio di esecuzione dell'iniettore di combustibile secondo invenzione raffigurato in sezione longitudinale nella figura 1 presenta un corpo di valvola 1, che sporge con la propria estremità libera inferiore nella camera di combustione del motore a combustione interna da alimentare, e che è serrato assialmente contro un corpo di supporto' della valvola 7 con la propria superficie frontale 3 superiore, lontana dalla camera di combustione, per mezzo di un dado di serraggio 5. Il corpo di valvola 1 presenta un foro passante 9 assiale, nel quale è condotto spostabile assialmente un elemento di valvola 11 a forma di pistone. L'elemento di valvola 11 presenta alla propria estremità inferiore sul lato della camera di combustione una testa di chiusura 13 sporgente dal foro 9, formante un elemento di chiusura della valvola che, come raffigurato ingrandito nella figura 2, presenta sul proprio lato rivolto verso il corpo di valvola 1 una superficie di tenuta della valvola 15, con la quale interagisce con una superficie di sede di valvola 17 disposta sul lato frontale del corpo di valvola 1. La superficie di tenuta della valvola 15 e la superficie di sede di valvola 17, che producono una sezione trasversale di tenuta, sono con ciò realizzate preferibilmente coniche, ove gli angoli conici delle due superfici di contatto 15, 17 differiscono leggermente uno dall'altro, in modo che si formi uno spigolo di tenuta definito. Fra l'elemento di valvola 11 e la parete del foro 9 è formata una camera di pressione 19 anulare, delimitata sul lato della camera di combustione da uno spallamento anulare 21 di una valvola a pistone 22, formata mediante un allargamento del diametro dell'elemento di valvola 11, la quale si trasforma nella testa di chiusura 13. Con ciò dallo spallamento anulare 21 si dipartono aperture di iniezione 23, realizzate dapprima quali fori longitudinali 23A, dai quali si dipartono poi fori trasversali 23B all'altezza della testa di chiusura 13. Le aperture di uscita 25 delle aperture di iniezione 23 sulla parete dell'elemento di valvola 11 sono con ciò disposte in modo da essere coperte dalla parete del foro 9 del corpo di valvola 1 in posizione di chiusura dell'elemento di valvola 11, e da avere l'apertura comandata mediante emersione dal foro 9 soltanto con la corsa di apertura rivolta verso l'esterno dell'elemento di valvola 11. Inoltre sono previste preferibilmente due file di fori di iniezione disposti sovrapposti in direzione assiale rispetto all'elemento di valvola 11, la cui apertura può essere comandata in successione. The first embodiment of the fuel injector according to the invention shown in longitudinal section in Figure 1 has a valve body 1, which protrudes with its lower free end into the combustion chamber of the internal combustion engine to be fed, and which is tightened axially against a support body of the valve 7 with its upper front surface 3, away from the combustion chamber, by means of a tightening nut 5. The valve body 1 has an axial through hole 9, in which a displaceable duct is axially a piston-shaped valve element 11. The valve element 11 has at its lower end on the side of the combustion chamber a closing head 13 protruding from the hole 9, forming a closing element of the valve which, as shown enlarged in figure 2, has on its side facing the valve body 1 a sealing surface of the valve 15, with which it interacts with a valve seat surface 17 disposed on the front side of the valve body 1. The sealing surface of the valve 15 and the valve seat surface 17, which produce a sealing cross section, are thus preferably made conical, where the conical angles of the two contact surfaces 15, 17 differ slightly from each other, so that a defined sealing edge is formed. An annular pressure chamber 19 is formed between the valve element 11 and the wall of the hole 9, bounded on the side of the combustion chamber by an annular shoulder 21 of a piston valve 22, formed by an enlargement of the diameter of the element valve 11, which is transformed into the closure head 13. With this, injection openings 23 branch off from the annular shoulder 21, initially formed as longitudinal holes 23A, from which transverse holes 23B then branch off at the height of the closure head 13 The outlet openings 25 of the injection openings 23 on the wall of the valve element 11 are thereby arranged so as to be covered by the wall of the hole 9 of the valve body 1 in the closed position of the valve element 11, and to have the opening controlled by emersion from the hole 9 only with the opening stroke facing the outside of the valve element 11. Furthermore, two rows of opening holes are preferably provided section arranged superimposed in an axial direction with respect to the valve element 11, the opening of which can be controlled in succession.

Per l'alimentazione del combustibile ad alta pressione una tubazione di iniezione 27 attraversante assialmente il corpo di supporto della valvola 7 e il corpo di valvola 1 sbocca nella camera di pressione 19, che d'altra parte nel primo esempio di esecuzione è collegata in maniera non meglio raffigurata ad una pompa del combustibile ad alta pressione. For supplying the high-pressure fuel, an injection pipe 27 axially passes through the valve support body 7 and the valve body 1 opens into the pressure chamber 19, which on the other hand is connected in the first embodiment. not better pictured at a high pressure fuel pump.

L'elemento di valvola 11 sporge con il proprio gambo opposto alla camera di combustione in una camera della molla 29 prevista nel corpo di supporto 7 preferibilmente in due parti, nella quale è disposta una molla di chiusura 31 che si sostiene stazionaria rispetto all'alloggiamento, la quale fa presa sull'elemento di valvola 11 in posizione di chiusura tramite un piattello della molla 33 fissato al gambo dell'elemento di valvola, e lo preme con la propria superficie di tenuta della valvola 15 contro la sede di valvola 17. The valve element 11 protrudes with its stem opposite the combustion chamber into a spring chamber 29 provided in the support body 7 preferably in two parts, in which a closing spring 31 is arranged which is stationary with respect to the housing which grips the valve element 11 in the closed position by means of a spring plate 33 fixed to the stem of the valve element, and presses it with its sealing surface of the valve 15 against the valve seat 17.

Per la limitazione del moto di corsa di apertura rivolto verso l'esterno dell'elemento di valvola 11 è inoltre previsto sul gambo dell'elemento di valvola 11 un gradino anulare 35 sotto forma di lista anulare, la cui superficie anulare rivolta verso la camera di combustione forma una superficie di arresto che interagisce con una superficie di arresto corsa 37 spostabile. Questa superficie di arresto corsa 37 viene con ciò formata in maniera vantaggiosa dalla superficie frontale opposta alla camera di combustione di un pistone 39 spostabile idraulicamente. Questo pistone 39 realizzato quale pistone a gradino nell'esempio di esecuzione è con ciò condotto spostabile assialmente sull'elemento di valvola 11, e delimita con la propria superficie frontale anulare 41 opposta alla superficie di arresto corsa 37 'una camera di lavoro 43 idraulica sulla transizione di diametro. Alla propria estremità opposta alla superficie frontale anulare 41 del pistone 39 la camera di lavoro 43 è delimitata mediante la parete di un gradino del foro 45, che contemporaneamente delimita la corsa massima di apertura dell'elemento di valvola 11. Con ciò gli accoppiamenti fra le superfici curve del pistone 39 e della parete del foro che 10 guida sono progettati in modo che il flusso di perdita sia ridotto a una misura minima con una buona scorrevolezza. Nella propria posizione di partenza il pistone 39 poggia con la propria superficie di arresto corsa 37 su un gradino stazionario, che nell'esempio di esecuzione è formato da una rondella intermedia 47 serrata fra le due parti del corpo di supporto della valvola 7, tramite la cui estensione assiale è possibile regolare la misura del primo stadio di corsa dell'elemento di valvola il fino all'appoggio sul pistone 39. In order to limit the opening stroke motion directed towards the outside of the valve element 11, an annular step 35 is also provided on the stem of the valve element 11 in the form of an annular strip, the annular surface of which faces the chamber. combustion forms a stop surface which interacts with a displaceable travel stop surface 37. This stroke stop surface 37 is thereby advantageously formed from the front surface opposite the combustion chamber of a hydraulically displaceable piston 39. This piston 39 realized as a step piston in the embodiment example is thereby axially displaceable on the valve element 11, and delimits with its own annular front surface 41 opposite the stroke stop surface 37 'a hydraulic working chamber 43 on the diameter transition. At its opposite end to the annular front surface 41 of the piston 39 the working chamber 43 is delimited by the wall of a step of the hole 45, which at the same time delimits the maximum opening stroke of the valve element 11. Thus the couplings between the curved surfaces of the piston 39 and the wall of the bore that it guides are designed so that the leakage flow is reduced to a minimum extent with good flowability. In its starting position, the piston 39 rests with its stroke stop surface 37 on a stationary step, which in the exemplary embodiment is formed by an intermediate washer 47 clamped between the two parts of the valve support body 7, by means of the whose axial extension it is possible to adjust the size of the first stroke stage of the valve element 11 until it rests on the piston 39.

11 comando del pistone di arresto corsa 39 idraulico avviene tramite il riempimento e lo scarico della camera di lavoro 43, per cui una tubazione di mandata 49 sbocca nella camera di lavoro 43 che, come mostrato nella figura 3, è collegata a una pompa di alimentazione 50, che trasporta il fluido in pressione da una riserva del fluido in pressione, preferibilmente il serbatoio del combustibile 51. Con ciò la tubazione di mandata 49 è apribile o chiudibile mediante una valvola di comando realizzata quale distributore elettromagnetico 2/2, ove nell'esempio di esecuzione descritto è prevista una valvola di comando 53 comune per tutti gli iniettori. The hydraulic stroke stop piston 39 is operated by filling and draining the work chamber 43, whereby a delivery pipe 49 opens into the work chamber 43 which, as shown in Figure 3, is connected to a feed pump 50, which carries the pressurized fluid from a pressurized fluid reserve, preferably the fuel tank 51. With this, the delivery pipe 49 can be opened or closed by means of a control valve realized as an electromagnetic distributor 2/2, where in the example of the described embodiment, a control valve 53 common to all the injectors is provided.

Il primo esempio di esecuzione raffigurato nella figura 1 dell'iniettore di combustibile secondo invenzione funziona nel modo seguente. The first embodiment example shown in Figure 1 of the fuel injector according to the invention operates in the following way.

In posizione dì chiusura dell'iniettore la molla di chiusura 31 mantiene l'elemento di valvola 11 in appoggio sulla sede di valvola 17 con la propria superficie di tenuta della valvola 15, le aperture di uscita 25 delle aperture di iniezione 23 sono chiuse, e il pistone 39 spostabile idraulicamente è spostato mediante la pressione nella camera di lavoro 43 con la propria superficie di arresto corsa 37 in appoggio sulla rondella intermedia 47. In the closed position of the injector, the closing spring 31 keeps the valve element 11 resting on the valve seat 17 with its sealing surface of the valve 15, the outlet openings 25 of the injection openings 23 are closed, and the hydraulically displaceable piston 39 is displaced by the pressure in the working chamber 43 with its stroke stop surface 37 resting on the intermediate washer 47.

Con l'inizio dell'iniezione il combustibile ad alta pressione trasportato periodicamente da una pompa del combustibile ad alta pressione giunge tramite la tubazione di iniezione 27 nella camera di pressione 19, dove sollecita l'elemento di valvola il sullo spallamento anulare 21 in direzione di apertura. A partire dal raggiungimento di una determinata pressione di iniezione nella camera di pressione 19 la forza della pressione del combustibile facente presa sull'elemento di valvola 11 in direzione di apertura supera la forza antagonista della molla di chiusura 31, e l'elemento di valvola il si solleva verso l'esterno dalla sede di valvola 17. Con ciò già dopo una breve corsa a vuoto dell'elemento di valvola 11 in direzione di apertura vengono scoperte le aperture di uscita 25 della fila di fori di iniezione inferiore, vicina alla camera di combustione, sicché il combustibile giunge senza strozzature all'iniezione nella camera di combustione. L'elemento di valvola 11 giunge dopo aver attraversato questa prima fase di corsa di apertura hi, che corrisponde al comando di apertura della fila di fori di iniezione inferiore, con il gradino anulare 35 in appoggio sulla superficie di arresto corsa 37 sul pistone 39. Un ulteriore moto di corsa di apertura dell'elemento di valvola può ora avvenire soltanto mediante uno spostamento trascinato del pistone 39. Se con ciò deve essere comandata l'apertura anche della fila superiore di fori di iniezione, è aperta la tubazione di mandata 49 mediante la valvola di comando 53, sicché le elevate forze di pressione facenti presa sull'elemento di valvola 11 spostano ulteriormente l'elemento di valvola 11 e il pistone 39, finché il pistone 39 non giunge con la propria superficie frontale anulare 41 in appoggio sul gradino del foro 45. Con ciò questa seconda corsa h2 dall'appoggio del gradino anulare 35 sul pistone 39 fino all'appoggio di esso sul gradino 45 corrisponde al comando di apertura completo della fila superiore di aperture di uscita 25 delle aperture di iniezione 23. With the start of injection, the high-pressure fuel periodically transported by a high-pressure fuel pump reaches the pressure chamber 19 via the injection pipe 27, where it urges the valve element 11 on the annular shoulder 21 in the direction of opening. Upon reaching a certain injection pressure in the pressure chamber 19, the force of the fuel pressure gripping the valve element 11 in the opening direction exceeds the counter force of the closing spring 31, and the valve element 11 lifts outwards from the valve seat 17. Thus, already after a short idle stroke of the valve element 11 in the opening direction, the outlet openings 25 of the lower row of injection holes, close to the injection chamber, are exposed combustion, so that the fuel reaches the injection in the combustion chamber without throttling. The valve element 11 arrives after passing through this first opening stroke phase hi, which corresponds to the opening command of the lower row of injection holes, with the annular step 35 resting on the stroke stop surface 37 on the piston 39. A further opening stroke movement of the valve element can now only take place by means of a dragged displacement of the piston 39. If the opening of the upper row of injection holes is also to be commanded with this, the delivery line 49 is opened by means of the control valve 53, so that the high pressure forces gripping the valve element 11 further move the valve element 11 and the piston 39, until the piston 39 comes with its annular front surface 41 resting on the step of the hole 45. With this, this second stroke h2 from the support of the annular step 35 on the piston 39 up to its support on the step 45 corresponds to the opening command comp of the upper row of outlet openings 25 of the injection openings 23.

Se deve essere comandata 1 'apertura soltanto di una parte (preferibilmente del 50%) della sezione trasversale di iniezione sull'iniettore, la tubazione di mandata 49 è chiusa mediante la valvola di comando 53 azionata elettricamente, sicché il fluido in pressione che si trova nella camera di lavoro 43 non può essere spostato. Di conseguenza il volume racchiuso agisce come un ammortizzatore idraulico, e blocca l'elemento di valvola 11 tramite il pistone 39 in una posizione intermedia, nella quale è comandata l'apertura soltanto della fila inferiore delle aperture di uscita 25 delle aperture di iniezione 23. If only a part (preferably 50%) of the injection cross section on the injector is to be controlled, the delivery line 49 is closed by the electrically operated control valve 53, so that the pressurized fluid which is in the working chamber 43 it cannot be moved. Consequently, the enclosed volume acts as a hydraulic shock absorber, and blocks the valve element 11 by means of the piston 39 in an intermediate position, in which the opening of only the lower row of the outlet openings 25 of the injection openings 23 is commanded.

La fine dell'iniezione viene iniziata mediante la conclusione dell'alimentazione di combustibile ad alta pressione sulla pompa ad alta pressione, in seguito alla quale la pressione nella camera di pressione 19 si abbassa nuovamente al disotto della pressione di iniezione, e la molla di chiusura 31 sposta l'elemento di valvola 11 nuovamente in appoggio sulla superficie di sede di valvola 17. Con ciò è ora garantito mediante l'appoggio agente soltanto unilateralmente del pistone 39 sull'elemento di valvola il che il moto di corsa di chiusura dell'elemento di valvola 11 avvenga rapidamente, e non venga rallentato a causa di una possibile depressione nella camera di lavoro 43. Il tempo fra due iniezioni è con ciò sufficiente a riempire nuovamente completamente la camera di lavoro 43 con combustibile. The end of the injection is initiated by the termination of the high-pressure fuel supply to the high-pressure pump, as a result of which the pressure in the pressure chamber 19 is lowered again below the injection pressure, and the closing spring 31 moves the valve element 11 back to rest on the valve seat surface 17. This is now ensured by the only one-sided resting of the piston 39 on the valve element which means that the closing stroke motion of the element valve 11 occurs rapidly, and is not slowed down due to a possible depression in the working chamber 43. The time between two injections is thus sufficient to completely fill the working chamber 43 with fuel again.

Il secondo esempio di esecuzione raffigurato nelle figure 4, 4a e 4B dell'iniettore di combustibile secondo invenzione si distingue dal primo esempio di esecuzione per il tipo di sistema di iniezione, ora realizzato quale sistema di iniezione a serbatoio (common rail). The second embodiment shown in Figures 4, 4a and 4B of the fuel injector according to the invention differs from the first embodiment for the type of injection system, now implemented as a tank injection system (common rail).

Nel. secondo esèmpio di esecuzione la camera di pressione 19 è con ciò costantemente sollecitata con alta pressione tramite la tubazione di iniezione 27 da un serbatoio 61 di combustibile ad alta pressione, dal quale si dipartono tutte le tubazioni di iniezione dei singoli iniettori. Inoltre è prevista una tubazione di comando che si diparte dalla tubazione di iniezione 27, che tramite una fessura anulare fra il pistone 39 e l'elemento di valvola 11 è collegata con una camera di ripristino 65 sull'elemento di valvola il. Questa camera di ripristino 65 viene delimitata dalla superficie frontale anulare di una bussola 67, che d'altra parte si sostiene sul gradino anulare 35 qui formato mediante un anello elastico dell'elemento di valvola 11, sicché l'alta pressione nella camera di ripristino 65 sollecita l'elemento di valvola 11 in posizione di chiusura, e lo blocca idraulicamente. Dalla tubazione di comando 63 si dirama inoltre una tubazione di sfiato 69 in una camera di sfiato non meglio raffigurata, tramite la quale può essere scaricata la camera di ripristino 65. Per il comando dello scarico di pressione dalla camera di ripristino 65 è con ciò inserita nella tubazione di sfiato 69 una valvola di comando 71, realizzata preferibilmente quale distributore 2/2 comandato elettricamente. Inoltre nelle tubazioni di diramazione della tubazione di comando .63 verso la tubazione di iniezione 27 e la tubazione di sfiato 69 sono previsti punti di strozzatura 73. In the. in the second embodiment, the pressure chamber 19 is thereby constantly stressed with high pressure through the injection pipe 27 by a high-pressure fuel tank 61, from which all the injection pipes of the individual injectors branch off. Furthermore, a control line is provided which departs from the injection line 27, which through an annular gap between the piston 39 and the valve element 11 is connected to a restoring chamber 65 on the valve element 11. This reset chamber 65 is bounded by the annular front surface of a bush 67, which on the other hand is supported on the annular step 35 formed here by means of an elastic ring of the valve element 11, so that the high pressure in the reset chamber 65 urges the valve element 11 into the closed position, and locks it hydraulically. In addition, a breather pipe 69 branches off from the control line 63 into a breather chamber not shown better, through which the recovery chamber 65 can be discharged. To control the pressure relief from the recovery chamber 65 it is thereby inserted in the vent pipe 69 a control valve 71, preferably embodied as an electrically controlled 2/2 distributor. Furthermore, throttling points 73 are provided in the branch pipes of the control pipe 63 towards the injection pipe 27 and the breather pipe 69.

Il comando idraulico del pistone di arresto corsa 39 avviene come nel primo esempio di esecuzione, ove lo sbocco della tubazione di mandata 49 nella camera di lavoro 43 è mostrato in raffigurazioni in. sezione delle figure 4A e 4B. Il secondo esempio di esecuzione mostrato nella figura 4 funziona nel modo seguente. The hydraulic control of the stroke stop piston 39 takes place as in the first embodiment example, where the outlet of the delivery pipe 49 into the working chamber 43 is shown in illustrations in. section of Figures 4A and 4B. The second execution example shown in Figure 4 works as follows.

Allo stato chiuso dell'iniettore la valvola di comando 71 nella tubazione di sfiato 69 è commutata, come mostrato nella figura 4, in modo che lo scarico nella camera a bassa pressione sia chiuso. Con ciò la camera di ripristino 65 che sollecita l'elemento di valvola 11 in direzione di chiusura è riempita con il combustibile ad alta pressione del serbatoio ad alta pressione 61, e insieme alla molla di chiusura 31 mantiene l'elemento di valvola 11 in appoggio sulla sede di valvola 17 contro la forza della pressione di apertura presente nella camera di pressione 19. In the closed state of the injector the control valve 71 in the vent line 69 is switched, as shown in FIG. 4, so that the exhaust in the low pressure chamber is closed. Thus, the reset chamber 65 which urges the valve element 11 in the closing direction is filled with the high-pressure fuel of the high-pressure tank 61, and together with the closing spring 31 keeps the valve element 11 in contact. on the valve seat 17 against the force of the opening pressure present in the pressure chamber 19.

L'iniezione sull’iniettore avviene tramite la commutazione della valvola di comando 71 su passaggio, in modo che ora l'alta pressione nella camera di ripristino 65 possa espandersi nella camera a bassa pressione non meglio mostrata, ad esempio nel serbatoio del combustibile. In seguito alla caduta di pressione nella camera di ripristino 65 la forza di chiusura sull'elemento di valvola 11 si abbassa al disotto della pressione di apertura agente sull'elemento di valvola il in direzione di apertura nella camera di pressione 19,<' >e l'elemento di valvola 11 viene spostato verso l'esterno dalla sede di valvola 17, in modo che le aperture di iniezione 23 vengano scoperte analogamente alla figura 2. Con ciò è possibile regolare tramite la strozzatura 73 nella tubazione di sfiato 69 il decorso del moto della corsa di apertura dell'elemento di valvola 11. The injection on the injector takes place by switching the control valve 71 on passage, so that now the high pressure in the recovery chamber 65 can expand in the low pressure chamber not better shown, for example in the fuel tank. As a result of the pressure drop in the reset chamber 65 the closing force on the valve element 11 falls below the opening pressure acting on the valve element 11 in the opening direction in the pressure chamber 19, <'> and the valve element 11 is displaced outwards from the valve seat 17, so that the injection openings 23 are uncovered similarly to Figure 2. With this, it is possible to regulate the course of the motion of the opening stroke of the valve element 11.

La massima corsa di apertura dell'elemento di valvola 11 può essere con ciò regolata come nel primo esempio di esecuzione mediante il bloccaggio idraulico o lo scarico della camera di lavoro 43, ove il comando della camera di lavoro 43 avviene analogamente al primo esempio di esecuzione tramite la valvola di comando 53 nella tubazione di mandata 49. Con ciò è possibile anche nel secondo esempio di esecuzione impostare due posizioni di arresto corsa per l'elemento di valvola 11, delle quali con una prima posizione di arresto soltanto la fila inferiore di fori di iniezione (50% di sezione trasversale di iniezione) è aperta, mentre nella seconda posizione di arresto tutte le file di fori diiniezione sono emerse dalla sovrapposizione con il corpo di valvola 1 (100% sezione trasversale di iniezione). The maximum opening stroke of the valve element 11 can thereby be adjusted as in the first embodiment by means of the hydraulic locking or the unloading of the working chamber 43, whereby the working chamber 43 is operated in the same way as in the first embodiment. via the control valve 53 in the flow line 49. With this it is also possible in the second embodiment example to set two stroke stop positions for the valve element 11, of which with a first stop position only the lower row of holes injection (50% injection cross section) is open, while in the second stop position all the rows of injection holes have emerged from the overlap with the valve body 1 (100% injection cross section).

L'iniezione ad alta pressione sull'iniettore viene iniziata mediante la nuova commutazione della valvola di comando 71 nella tubazione di sfiato 69, ove mediante la chiusura della tubazione di sfiato 69 si sviluppa ora nuovamente un'alta pressione nella camera di ripristino 65, che insieme alla forza della molla di chiusura 31 sposta indietro l'elemento di valvola il con la propria superficie di tenuta della valvola 15 in appoggio alla sede di valvola 17. The high-pressure injection on the injector is initiated by the new switching of the control valve 71 into the vent line 69, whereby a high pressure is now built up again in the recovery chamber 65 by closing the vent line 69, which together with the force of the closing spring 31, it moves back the valve element 11 with its sealing surface of the valve 15 in contact with the valve seat 17.

Con ciò il secondo esempio di esecuzione descritto nella figura 4 ha il vantaggio di una scelta completamente libera dell'istante di iniezione, della durata e della quantità nel diagramma caratteristico del motore a combustione interna da alimentare, con sezione trasversale di iniezione variabile sull'iniettore. With this the second embodiment example described in Figure 4 has the advantage of a completely free choice of the injection instant, duration and quantity in the characteristic diagram of the internal combustion engine to be fed, with variable injection cross section on the injector .

Claims

Claims 1. Fuel injector for internal combustion engines with a valve element (11) axially displaceable in a hole (9) of a valve body (1), at the end of which at least two openings are provided on the side of the combustion chamber injection pipes (23) located superimposed in the direction of the axis of the valve element (11), connected via supply channels with a pressure chamber (19) formed between the valve element (11) and the hole (9) , and whose outlet openings (25) are covered by the wall of the hole (9) in the closed position of the valve element (11), and with the opening stroke facing outwards of the valve element (11) ) are opened one after the other in the combustion chamber of the internal combustion engine, as well as with a stop delimiting the maximum opening stroke of the valve element (11), characterized in that the stop delimiting the maximum opening stroke the valve element (11) is adjustable, and is provided on a displaceable piston (39), one of whose front surfaces forms a stroke stop surface (37) for the valve element (11), and whose other front surface (41) opposite the stroke stop surface (37) is realized as a pressure surface, which defines a closable hydraulic working chamber (43).

2. Fuel injector according to claim 1, characterized in that the piston (39) is arranged coaxial with the valve element (11), preferably axially sliding thereon.

3. Fuel injector according to claim 1, characterized in that the piston (39) is designed as a stepped piston, the largest front surface of which forms the stroke stop surface (37), and whose annular front surface (41) ) formed at the cross-section transition forms the pressure surface (41) delimiting the working chamber (43), where the piston (39) slides tightly into the housing with its perimeter surfaces in a guide hole.

4. Fuel injector according to claim 1, characterized in that an annular step (35) is provided on the stem of the valve element (11), the annular front surface of which facing the combustion chamber forms a stop surface, with which the valve element (11) interacts with the stroke stop surface (37).

5. Fuel injector according to claim 1, characterized in that a stationary upper stop (47) is provided, on which the piston (39) rests in the starting position with its stroke stop surface (37), and by means of the design of which the opening stroke of the valve element (11) is adjustable until it rests on the stroke stop surface (37) of the piston (39), and that a stationary lower stop (45) is provided, which limits the maximum possible stroke of the piston (39).

6. Fuel injector according to claim 1, characterized in that the working chamber (43) can be filled and discharged with a hydraulic fluid, preferably combustible, by means of a delivery pipe (49), where the delivery pipe ( 49) is connected to a reservoir of pressurized fluid (51), and can be closed by means of a control valve (53).

7. Fuel injector according to claim 6, characterized in that the control valve 53 is embodied as a 2/2 distributor.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that a plurality of outlet openings (25) of the injection openings (23) are provided in a common radial plane of the valve element (11), which respectively form a preferably two rows of injection holes axially superimposed, where each row of injection holes whose opening is controlled is respectively associated with a defined stop position of the piston (39).

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the valve element (11) has at its end on the combustion chamber side a piston valve (22) sealed in the hole (9), which with its own annular front surface (21) opposite the combustion chamber delimits the pressure chamber (19) in the hole (9), where the supply channels of the injection openings (23) are made as axial blind holes in the piston valve ( 22) which branch off from the annular shoulder (21), from which radial holes branch off towards its curved surface, which open onto the outlet openings (25).

10. Fuel injector according to claim 9, characterized in that on the side of the combustion chamber the piston valve (22) is followed by a closing head (13) projecting from the hole (9), forming a closing element of the valve, which has on its side facing the valve body (1) a valve sealing surface (15), with which it interacts with a valve seat surface (17) arranged on the front side on the combustion chamber side of the body of valve (1).

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the pressure chamber (19) in the valve body (1) is connected to a high-pressure fuel tank (61) via an injection line (27).

Fuel injector according to claim 11, characterized in that a recovery chamber (65) is provided which urges the valve element (11) at least indirectly in the closing direction, which can be filled and discharged with high-pressure fuel through a pipe control pipe (63) which departs from the injection pipe (27), where a vent pipe (69) branches off from the control pipe (63), whose opening and closing can be controlled by means of a control valve ( 71).

13. Fuel injector according to claim 12, characterized in that the control valve (71) is designed as a 2/2 distributor.

Fuel injector according to claim 12, characterized in that the control line (63) has a throttle point (73) in its connection to the injection line (27) and the breather line (69) respectively.