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WO2001029397A1 - Injector for a common rail injection system in an internal combustion engine with partial compensation of forces acting upon the nozzle needle - Google Patents

Injector for a common rail injection system in an internal combustion engine with partial compensation of forces acting upon the nozzle needle Download PDF

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Publication number
WO2001029397A1
WO2001029397A1 PCT/DE2000/003595 DE0003595W WO0129397A1 WO 2001029397 A1 WO2001029397 A1 WO 2001029397A1 DE 0003595 W DE0003595 W DE 0003595W WO 0129397 A1 WO0129397 A1 WO 0129397A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nozzle needle
injector according
housing
injector
diameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2000/003595
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Friedrich Boecking
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of WO2001029397A1 publication Critical patent/WO2001029397A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure

Definitions

  • the invention relates to an injector for a common rail injection system for internal combustion engines with a valve control space delimited by the end face of a valve piston, with a nozzle needle guided in a bore, which is pressed into a nozzle needle seat when the injector is closed, and with one delimited in the longitudinal direction by the nozzle needle seat pressure chamber.
  • the valve piston and the region of the nozzle needle which is guided in the housing of the injector have essentially the same diameter. Since these diameters are comparatively large, the annular gap between the valve piston and the associated bore or nozzle needle and the associated bore is also relatively large. This leads to considerable problems with the sealing against the control pressure or to high leakage losses.
  • the invention has for its object to provide an injector for a common rail injection system in which the leakage losses between the nozzle needle and the bore guiding the nozzle needle are small and in addition a partial force compensation of the nozzle needle is achieved.
  • an injector for a common rail injection system for internal combustion engines with a valve control space delimited by the end face of a valve piston, with a nozzle needle guided in a bore, which is pressed into a nozzle needle seat when the injector is closed, and with one from the nozzle needle seat in the longitudinal direction limited pressure space, the diameter of the end face of the
  • Valve piston is larger than the diameter of the bore and the diameter of the bore is larger than the diameter of the sealing line between the nozzle needle and the nozzle needle seat.
  • This injector has the advantage that because of the smaller diameter of the nozzle needle in the area in which it is guided in the bore, the annular gap between the bore and the nozzle needle is small, and an effective seal against the control pressure of the pressure chamber is thus possible.
  • Nozzle needle and nozzle needle seat as well as the diameter of the bore is limited, and the force acting on it.
  • a variant provides that the housing is designed in two parts, in particular that the valve control chamber is arranged in the first part of the housing and that the pressure chamber is arranged in the second part of the housing, so that the manufacture, assembly and operating behavior of the injector according to the invention are improved.
  • the diameter of the nozzle needle in the pressure chamber is at least partially larger than in the bore, so that there is greater security against kinking of the nozzle needle in the region of the pressure chamber.
  • a sleeve with the bore is arranged in the second part of the housing, so that on the one hand the mountability of the injector is improved and also the manufacture of the bore with the required accuracy is facilitated.
  • the end face of the sleeve delimits the pressure space in the longitudinal direction, so that the injector in
  • the sleeve has a second bore, which connects the inlet channel and the pressure chamber to one another, so that manufacture and assembly are further simplified.
  • the first part and the second part of the housing are detachably connected to one another by a union nut, so that a uniform contact force is generated over the entire circumference of the housing parts when the union nut is tightened, and thus a good seal of the injector from the environment is achieved.
  • an intermediate piece is arranged between the first part and the second part of the housing, so that the assembly of the injector according to the invention is further facilitated.
  • a sealing element in particular an O-ring, is present between the first part and the second part of the housing or the first part of the housing and the intermediate piece, so that leakage oil can escape into the environment.
  • Another variant of the invention provides that the fuel flow into the valve control chamber via an inlet throttle and the fuel outflow via a control valve, in particular a 2/2 control valve, so that the injector is controlled simply and reliably.
  • a further addition to the invention provides that bores are provided in the second part of the housing and, if appropriate, in the intermediate piece, which connect the inlet channel to the pressure chamber, so that the injector according to the invention is particularly compact and, in addition, the manufacture is facilitated.
  • a pressure rod is arranged between the valve piston and the nozzle needle, so that the axial distance between the valve control chamber and the pressure chamber can be adapted to the other structural boundary conditions.
  • valve piston and the pressure rod are made in one piece, so that the number of components is reduced.
  • nozzle spring which is supported against a shoulder of the valve piston and a shoulder of the housing, so that the injector closes automatically when there is no control pressure.
  • the drawing shows a cross section through an injector according to the invention.
  • the fuel (not shown) is fed via a high-pressure connection 1 via an inlet channel 3 to an injection nozzle 5 and via an inlet throttle 7 into a valve control chamber 9.
  • the valve control chamber 9 is connected to a fuel return 13 via a control valve 11.
  • the injector consists of a housing with a first part 15 and a second part 16.
  • An intermediate piece 17 is arranged between the first and second parts 15, 16.
  • the valve control chamber 9 is delimited by a valve piston 19.
  • a circular sealing line is formed between the nozzle needle 21 and the nozzle needle seat 22.
  • the push rod 20 and the valve piston 19 can be made in one piece or in two parts. The decision for one of the above-mentioned embodiments depends, among other things, on the production costs, the ability to be assembled and the operating behavior of the injector.
  • the nozzle needle 21 has a first diameter 23, a second diameter 25 and a third diameter 27. With its first diameter 23, the nozzle needle 21 is guided in a bore 29 of a sleeve 31.
  • the nozzle needle 21 has the second diameter 25. At its end facing the nozzle needle seat 22, the nozzle needle 21 has the third diameter 27.
  • the first diameter 23 is smaller than the second diameter 25 and larger than the third diameter 27.
  • the pressure chamber 33 is sealed by the sleeve 31, the nozzle needle 21 and the second part 16 of the injector housing.
  • the nozzle needle 21 is guided in the bore 29 with so little play that the pressure of the pressure chamber 33 is almost completely reduced in the annular gap between the nozzle needle 21 and the bore 29.
  • the seal between the sleeve 31 and the second part 16 of the injector housing takes place via a shoulder 39 in the housing and the end face of the sleeve 31.
  • the first part 15 of the housing, the intermediate piece 17 and the second part 16 of the housing are clamped together by a union nut 41. Any leakage oil that occurs is prevented by an O-ring 43 from escaping into the environment and via a bore 45 in the Fuel return 13 discharged.
  • Leakage oil which emerges between the valve piston 19 and its guide in the housing, can flow along the push rod 20 to the intermediate piece 17 and can be discharged from there via the bore 45 into the fuel return 13.
  • Control chamber 9 as well as in the pressure chamber 33 the control pressure provided by the common rail pressure accumulator, not shown. Since the end face 53 of the valve piston 19 is larger than the ring area delimited by the first diameter 23 and third diameter 27, the resulting hydraulic force presses the valve piston 19 and the nozzle needle 21 into the nozzle needle seat 22. It was assumed that the diameter of the above-mentioned. Sealing line between nozzle needle 21 and nozzle needle seat 22 and the third diameter 27 of the nozzle needle 21 are the same. This assumption is correct since the cone angle of the nozzle needle seat 22 is generally somewhat smaller than that of the tip of the nozzle needle 21. Strictly speaking, the ring area is limited by the diameter of the sealing line.
  • the annular surface which is limited by the difference between the first diameter 23 and the second diameter 25, makes no contribution to the resulting hydraulic force.
  • the thickening of the nozzle needle 21 with the second diameter 25 serves to stabilize the nozzle needle 21 in the pressure chamber 33. Because the nozzle needle 21 is in the region the bore 29 has a very small third diameter 23, the above-mentioned annular gap between the sleeve 31 and the nozzle needle 21 is relatively small, so that its sealing against the control pressure in the pressure chamber 33 is very possible.

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Abstract

The invention relates to a common rail injector comprising a very thin needle (21). Hydraulic forces which Act upon said nozzle needle are partially compensated (21). Losses due to leakages are minimized and the injector has a particularly compact design.

Description

O 01/29397 O 01/29397

Injektor für ein Common-Rail-Einspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit teilweisem Kraftausqleich der DüsennadelInjector for a common rail injection system for internal combustion engines with partial force compensation of the nozzle needle

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen Injektor für ein Common-Rail- Einspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem von der Stirnfläche eines Ventilkolbens begrenzten Ventilsteuerraum, mit einer in einer Bohrung geführten Düsennadel, die bei geschlossenem Injektor in einen Düsennadelsitz gepresst wird und mit einem von dem Düsennadelsitz in Längsrichtung begrenzten Druckraum. Bei derartigen Injektoren nach dem Stand der Technik weisen der Ventilkolben und der Bereich der Düsennadel, welcher im Gehäuse des Injektors geführt wird, im Wesentlichen gleiche Durchmesser auf. Da diese Durchmesser vergleichsweise groß sind, ist auch der Ringspalt zwischen Ventilkolben und zugehöriger Bohrung bzw. Düsennadel und zugehöriger Bohrung relativ groß. Dies führt zu erheblichen Problemen bei der Abdichtung gegenüber dem Steuerdruck bzw. zu hohen Leckageverlusten .The invention relates to an injector for a common rail injection system for internal combustion engines with a valve control space delimited by the end face of a valve piston, with a nozzle needle guided in a bore, which is pressed into a nozzle needle seat when the injector is closed, and with one delimited in the longitudinal direction by the nozzle needle seat pressure chamber. In such injectors according to the prior art, the valve piston and the region of the nozzle needle which is guided in the housing of the injector have essentially the same diameter. Since these diameters are comparatively large, the annular gap between the valve piston and the associated bore or nozzle needle and the associated bore is also relatively large. This leads to considerable problems with the sealing against the control pressure or to high leakage losses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Injektor für ein Common-Rail-Einspritzsystem bereitzustellen, bei welchem die Leckageverluste zwischen Düsennadel und der die Düsennadel führenden Bohrung gering sind und bei der darüber hinaus ein teilweiser Kraftausgleich der Düsennadel erzielt wird.The invention has for its object to provide an injector for a common rail injection system in which the leakage losses between the nozzle needle and the bore guiding the nozzle needle are small and in addition a partial force compensation of the nozzle needle is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Injektor für ein Common-Rail-Einspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem von der Stirnfläche eines Ventilkolbens begrenzten Ventilsteuerraum, mit einer in einer Bohrung geführten Düsennadel, die bei geschlossenem Injektor in einen Düsennadelsitz gepresst wird und mit einem von dem Düsennadelsitz in Längsrichtung begrenzten Druckraum, wobei der Durchmesser der Stirnfläche desThis object is achieved according to the invention by an injector for a common rail injection system for internal combustion engines with a valve control space delimited by the end face of a valve piston, with a nozzle needle guided in a bore, which is pressed into a nozzle needle seat when the injector is closed, and with one from the nozzle needle seat in the longitudinal direction limited pressure space, the diameter of the end face of the

Ventilkolbens größer als der Durchmesser der Bohrung ist und wobei der Durchmesser der Bohrung größer als der Durchmesser der Dichtlinie zwischen Düsennadel und Düsennadelsitz ist.Valve piston is larger than the diameter of the bore and the diameter of the bore is larger than the diameter of the sealing line between the nozzle needle and the nozzle needle seat.

Dieser Injektor hat den Vorteil, dass wegen des geringeren Durchmessers der Düsennadel in dem Bereich, in dem sie in der Bohrung geführt wird, der Ringspalt zwischen Bohrung und Düsennadel klein ist und somit eine wirksame Abdichtung gegenüber dem Steuerdruck des Druckraums möglich ist.This injector has the advantage that because of the smaller diameter of the nozzle needle in the area in which it is guided in the bore, the annular gap between the bore and the nozzle needle is small, and an effective seal against the control pressure of the pressure chamber is thus possible.

Außerdem werden die Leckageverluste deutlich verringert. Darüber hinaus findet auch ein teilweiser Kraftausgleich zwischen der auf die Stirnfläche des Ventilkolbens wirkenden hydraulischen Kraft und der auf die Ringfläche, welche durch den Durchmesser der Dichtlinie zwischenLeakage losses are also significantly reduced. In addition, there is also a partial force balance between the hydraulic force acting on the end face of the valve piston and that on the ring surface, which is caused by the diameter of the sealing line between

Düsennadel und Düsennadelsitz sowie den Durchmesser der Bohrung begrenzt wird, und der darauf wirkenden Kraft statt .Nozzle needle and nozzle needle seat as well as the diameter of the bore is limited, and the force acting on it.

Eine Variante sieht vor, dass das Gehäuse zweiteilig ausgeführt ist, insbesondere, dass im ersten Teil des Gehäuses der Ventilsteuerraum angeordnet ist und dass im zweiten Teil des Gehäuses der Druckraum angeordnet ist, so dass Herstellung, Montage und Betriebsverhalten des erfindungsgemäßen Injektors verbessert werden. In Ergänzung der Erfindung ist der Durchmesser der Düsennadel im Druckraum mindestens teilweise größer als in der Bohrung, so dass eine größere Sicherheit gegen ein Abknicken der Düsennadel im Bereich des Druckraums gegeben ist.A variant provides that the housing is designed in two parts, in particular that the valve control chamber is arranged in the first part of the housing and that the pressure chamber is arranged in the second part of the housing, so that the manufacture, assembly and operating behavior of the injector according to the invention are improved. In addition to the invention, the diameter of the nozzle needle in the pressure chamber is at least partially larger than in the bore, so that there is greater security against kinking of the nozzle needle in the region of the pressure chamber.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist im zweiten Teil des Gehäuses eine Hülse mit der Bohrung angeordnet, so dass einerseits die Montierbarkeit des Injektors verbessert wird und außerdem die Herstellung der Bohrung mit der erforderlichen Genauigkeit erleichtert wird.In one embodiment of the invention, a sleeve with the bore is arranged in the second part of the housing, so that on the one hand the mountability of the injector is improved and also the manufacture of the bore with the required accuracy is facilitated.

Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stirnfläche der Hülse den Druckraum in Längsrichtung begrenzt, so dass der Injektor inIn another embodiment of the invention, it is provided that the end face of the sleeve delimits the pressure space in the longitudinal direction, so that the injector in

Längsrichtung kompakt baut und die Zahl der Baueile so gering wie möglich gehalten wird.Longitudinal compact builds and the number of parts is kept as low as possible.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dichtet eine senkrecht zur Längsachse der Hülse verlaufendeIn a further embodiment of the invention, a seal running perpendicular to the longitudinal axis of the sleeve seals

Ringfläche und ein Absatz im zweiten Teil des Gehäuses den Druckraum gegenüber der Umgebung ab, so dass aufgrund der kleinen Dichtfläche und der daraus resultierenden hohen Flächenpressung eine gute Abdichtung gegeben ist .Ring surface and a shoulder in the second part of the housing from the pressure chamber from the environment, so that due to the small sealing surface and the resulting high surface pressure, a good seal is given.

Bei einer anderen Variante ist vorgesehen, dass die Hülse eine zweite Bohrung aufweist, die den Zulaufkanal und den Druckraum miteinander verbindet, so dass Herstellung und Montage weiter vereinfacht werden.In another variant, it is provided that the sleeve has a second bore, which connects the inlet channel and the pressure chamber to one another, so that manufacture and assembly are further simplified.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind der erste Teil und der zweite Teil des Gehäuses durch eine Überwurfmutter lösbar miteinander verbunden, so dass über den gesamten Umfang der Gehäuseteile eine gleichmäßige Anpresskraft beim Anziehen der Überwurfmutter erzeugt wird und somit eine gute Abdichtung des Injektors gegenüber der Umgebung erreicht wird.In one embodiment of the invention, the first part and the second part of the housing are detachably connected to one another by a union nut, so that a uniform contact force is generated over the entire circumference of the housing parts when the union nut is tightened, and thus a good seal of the injector from the environment is achieved.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen erstem Teil und zweitem Teil des Gehäuses ein Zwischenstück angeordnet, so dass die Montage des erfindungsgemäßen Injektors weiter erleichtert wird.In a further embodiment of the invention, an intermediate piece is arranged between the first part and the second part of the housing, so that the assembly of the injector according to the invention is further facilitated.

In Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen erstem Teil und zweitem Teil des Gehäuses bzw. erstem Teil des Gehäuses und Zwischenstück ein Dichtelement, insbesondere ein O-Ring vorhanden ist, so dass der Austritt von Lecköl in die Umgebung verhindert wird.In addition to the invention, it is provided that a sealing element, in particular an O-ring, is present between the first part and the second part of the housing or the first part of the housing and the intermediate piece, so that leakage oil can escape into the environment.

Eine andere Variante der Erfindung sieht vor, dass der Kraftstoffzufluss in den Ventilsteuerraum über eine Zulaufdrossel und der Kraf stoffabfluss über ein Steuerventil, insbesondere ein 2/2 -Steuerventil , erfolgt, so dass die Steuerung des Injektors einfach und zuverlässig erfolgt .Another variant of the invention provides that the fuel flow into the valve control chamber via an inlet throttle and the fuel outflow via a control valve, in particular a 2/2 control valve, so that the injector is controlled simply and reliably.

Eine weitere Ergänzung der Erfindung sieht vor, dass in dem zweiten Teil des Gehäuses und gegebenenfalls in dem Zwischenstück Bohrungen vorhanden sind, die den Zulaufkanal mit dem Druckraum verbinden, so dass der erfindungsgemäße Injektor besonders kompakt baut und außerdem die Herstellung erleichtert wird.A further addition to the invention provides that bores are provided in the second part of the housing and, if appropriate, in the intermediate piece, which connect the inlet channel to the pressure chamber, so that the injector according to the invention is particularly compact and, in addition, the manufacture is facilitated.

Bei einer anderen Variante der Erfindung ist zwischen Ventilkolben und Düsennadel eine Druckstange angeordnet, so dass der axiale Abstand zwischen Ventilsteuerraum und Druckraum den sonstigen konstruktiven Randbedingungen angepasst werden kann.In another variant of the invention, a pressure rod is arranged between the valve piston and the nozzle needle, so that the axial distance between the valve control chamber and the pressure chamber can be adapted to the other structural boundary conditions.

In weiterer Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ventilkolben und die Druckstange einteilig ausgeführt sind, so dass die Zahl der Bauteile verringert wird. Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist eine sich gegen einen Absatz des Ventilkolbens und einen Absatz des Gehäuses abstützende Düsenfeder vorhanden, so dass der Injektor bei fehlendem Steuerdruck selbsttätig schließt.In a further addition to the invention, it is provided that the valve piston and the pressure rod are made in one piece, so that the number of components is reduced. In another embodiment of the invention there is a nozzle spring which is supported against a shoulder of the valve piston and a shoulder of the housing, so that the injector closes automatically when there is no control pressure.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the invention can be found in the following description, the drawing and the claims.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the object of the invention is shown in the drawing and described in more detail below.

Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Injektor. Über einen Hochdruckanschluss 1 wird der nicht dargestellte Kraftstoff über einen Zulaufkanal 3 zu einer Einspritzdüse 5 sowie über eine Zulaufdrossel 7 in einen Ventilsteuerraum 9 geführt. Der Ventilsteuerraum 9 ist über ein Steuerventil 11 mit einem Kraftstoffrücklauf 13 verbunden.The drawing shows a cross section through an injector according to the invention. The fuel (not shown) is fed via a high-pressure connection 1 via an inlet channel 3 to an injection nozzle 5 and via an inlet throttle 7 into a valve control chamber 9. The valve control chamber 9 is connected to a fuel return 13 via a control valve 11.

Der Injektor besteht aus einem Gehäuse mit einem ersten Teil 15 und einem zweiten Teil 16. Zwischen erstem und zweitem Teil 15, 16 ist ein Zwischenstück 17 angeordnet.The injector consists of a housing with a first part 15 and a second part 16. An intermediate piece 17 is arranged between the first and second parts 15, 16.

Der Ventilsteuerraum 9 wird von einem Ventilkolben 19 begrenzt. Eine über eine Druckstange 20 mit dem Ventilkolben 19 in Wirkverbindung stehende Düsennadel 21 verhindert, dass der unter Druck stehende Kraftstoff zwischen den Einspritzungen aus der Einspritzdüse 5 in den nicht dargestellten Brennraum fließt. Dies geschieht dadurch, dass die Düsennadel 21 in einen Düsennadelsitz 22 gepresst wird und den Zulaufkanal 3 gegen den nicht dargestellten Brennraum abdichtet. Dabei bildet sich zwischen Düsennadel 21 und Düsennadelsitz 22 eine kreisförmig Dichtlinie. Die Druckstange 20 und der Ventilkolben 19 können aus einem Stück oder zweiteilig gefertigt sein. Die Entscheidung für eine der genannten Ausführungsformen hängt u. a. von den Herstellungskosten, der Montierbarkeit und dem Betriebsverhalten des Injektors ab.The valve control chamber 9 is delimited by a valve piston 19. A nozzle needle 21, which is operatively connected to the valve piston 19 via a push rod 20, prevents the fuel under pressure from flowing between the injections from the injector 5 into the combustion chamber (not shown). This is done in that the nozzle needle 21 is pressed into a nozzle needle seat 22 and seals the inlet channel 3 against the combustion chamber, not shown. A circular sealing line is formed between the nozzle needle 21 and the nozzle needle seat 22. The push rod 20 and the valve piston 19 can be made in one piece or in two parts. The decision for one of the above-mentioned embodiments depends, among other things, on the production costs, the ability to be assembled and the operating behavior of the injector.

Die Düsennadel 21 weist einen ersten Durchmessser 23, einen zweiten Durchmesser 25 und einen dritten Durchmesser 27 auf. Mit ihrem ersten Durchmesser 23 ist die Düsennadel 21 in einer Bohrung 29 einer Hülse 31 geführt. In einemThe nozzle needle 21 has a first diameter 23, a second diameter 25 and a third diameter 27. With its first diameter 23, the nozzle needle 21 is guided in a bore 29 of a sleeve 31. In one

Druckraum 33 der Einspritzdüse hat die Düsennadel 21 den zweiten Durchmesser 25. An ihrem dem Düsennadelsitz 22 zugewandten Ende hat die Düsennadel 21 den dritten Durchmesser 27. Der erste Durchmesser 23 ist kleiner als der zweite Durchmesser 25 und größer als der dritte Durchmesser 27.Pressure chamber 33 of the injection nozzle, the nozzle needle 21 has the second diameter 25. At its end facing the nozzle needle seat 22, the nozzle needle 21 has the third diameter 27. The first diameter 23 is smaller than the second diameter 25 and larger than the third diameter 27.

In dem Zwischenstück 17 und der Hülse 31 sind Bohrungen 35 und 37 angebracht durch die der Druckraum 33 mit dem Zulaufkanal 3 verbunden wird.In the intermediate piece 17 and the sleeve 31 bores 35 and 37 are made through which the pressure chamber 33 is connected to the inlet channel 3.

Der Druckraum 33 wird durch die Hülse 31, die Düsennadel 21 und den zweiten Teil 16 des Injektor-Gehäuses abgedichtet. Die Düsennadel 21 ist in der Bohrung 29 mit so geringem Spiel geführt, dass der Druck des Druckraums 33 nahezu vollständig in dem Ringspalt zwischen Düsennadel 21 und Bohrung 29 abgebaut wird. Die Abdichtung zwischen der Hülse 31 und dem zweiten Teil 16 des Injektor-Gehäuses erfolgt über einen Absatz 39 im Gehäuse und die Stirnfläche der Hülse 31.The pressure chamber 33 is sealed by the sleeve 31, the nozzle needle 21 and the second part 16 of the injector housing. The nozzle needle 21 is guided in the bore 29 with so little play that the pressure of the pressure chamber 33 is almost completely reduced in the annular gap between the nozzle needle 21 and the bore 29. The seal between the sleeve 31 and the second part 16 of the injector housing takes place via a shoulder 39 in the housing and the end face of the sleeve 31.

Der erste Teil 15 des Gehäuses, das Zwischenstück 17 und der zweite Teil 16 des Gehäuses werden durch eine Überwurfmutter 41 zusammengespannt. Eventuell auftretendes Lecköl wird durch einen O-Ring 43 am Austritt in die Umgebung gehindert und über eine Bohrung 45 in den Kraftstoffrücklauf 13 abgeführt.The first part 15 of the housing, the intermediate piece 17 and the second part 16 of the housing are clamped together by a union nut 41. Any leakage oil that occurs is prevented by an O-ring 43 from escaping into the environment and via a bore 45 in the Fuel return 13 discharged.

Eine zwischen einem Absatz 47 der ersten Teils 15 des Gehäuses und einem Absatz 49 der Druckstange 20 eingespannte Rückstellfeder 51 schließt die EinspritzdüseA return spring 51 clamped between a shoulder 47 of the first part 15 of the housing and a shoulder 49 of the push rod 20 closes the injection nozzle

5, wenn kein Steuerdruck vorhanden ist, beispielsweise weil die Brennkraftmaschine abgestellt wurde.5 if there is no control pressure, for example because the internal combustion engine has been switched off.

Lecköl, welches zwischen dem Ventilkolben 19 und seiner Führung im Gehäuse austritt, kann entlang der Druckstange 20 bis zu dem Zwischenstück 17 fließen und von dort über die Bohrung 45 in den Kraftstoffrücklauf 13 abgeführt werden.Leakage oil, which emerges between the valve piston 19 and its guide in the housing, can flow along the push rod 20 to the intermediate piece 17 and can be discharged from there via the bore 45 into the fuel return 13.

Bei geschlossenem Steuerventil 11 liegt sowohl imWhen the control valve 11 is closed both

Steuerraum 9 als auch im Druckraum 33 der von dem nicht dargestellten Common-Rail-Druckspeicher bereitgestellte Steuerdruck an. Da die Stirnfläche 53 des Ventilkolbens 19 größer als die durch ersten Durchmesser 23 und drittem Durchmesser 27 begrenzte Ringfläche ist, presst die resultierende hydraulische Kraft Ventilkolben 19 und Düsennadel 21 in den Düsennadelsitz 22. Dabei wurde angenommen, dass der Durchmesser der o. g. Dichtlinie zwischen Düsennadel 21 und Düsennadelsitz 22 und der dritte Durchmesser 27 der Düsennadel 21 gleich sind. Diese Annahme ist zutreffend, da der Kegelwinkel des Düsennadelsitzes 22 idR etwas kleiner als der der Spitze der Düsennadel 21 ist. Strenggenommen wird die Ringfläche durch den Durchmesser der Dichtlinie begrenzt.Control chamber 9 as well as in the pressure chamber 33 the control pressure provided by the common rail pressure accumulator, not shown. Since the end face 53 of the valve piston 19 is larger than the ring area delimited by the first diameter 23 and third diameter 27, the resulting hydraulic force presses the valve piston 19 and the nozzle needle 21 into the nozzle needle seat 22. It was assumed that the diameter of the above-mentioned. Sealing line between nozzle needle 21 and nozzle needle seat 22 and the third diameter 27 of the nozzle needle 21 are the same. This assumption is correct since the cone angle of the nozzle needle seat 22 is generally somewhat smaller than that of the tip of the nozzle needle 21. Strictly speaking, the ring area is limited by the diameter of the sealing line.

Die Ringfläche, welche durch die Differenz zwischen erstem Durchmesser 23 und zweitem Durchmesser 25 begrenzt wird, leistet keinen Beitrag zur resultierenden hydraulischen Kraft. Die Verdickung der Düsennadel 21 mit dem zweiten Durchmesser 25 dient der Stabilisierung der Düsennadel 21 im Druckraum 33. Dadurch, dass die Düsennadel 21 im Bereich der Bohrung 29 einen sehr kleinen dritten Durchmesser 23 aufweist, ist der oben angesprochene Ringspalt zwischen der Hülse 31 und der Düsennadel 21 relativ klein, so dass dessen Abdichtung gegen den Steuerdruck im Druckraum 33 sehr gut möglich ist.The annular surface, which is limited by the difference between the first diameter 23 and the second diameter 25, makes no contribution to the resulting hydraulic force. The thickening of the nozzle needle 21 with the second diameter 25 serves to stabilize the nozzle needle 21 in the pressure chamber 33. Because the nozzle needle 21 is in the region the bore 29 has a very small third diameter 23, the above-mentioned annular gap between the sleeve 31 and the nozzle needle 21 is relatively small, so that its sealing against the control pressure in the pressure chamber 33 is very possible.

Wenn das Steuerventil 11 geöffnet wird, sinkt der Druck im Ventilsteuerraum 9. In Folge dessen sinkt auch die auf die Stirnfläche 53 des Ventilkolbens 19 wirkende hydraulische Kraft. Sobald diese hydraulische Kraft kleiner als die auf die durch ersten Durchmesser 23 und dritten Durchmesser 27 begrenzte Ringfläche wirkende hydraulische Kraft ist, bewegt sich die Düsennadel 21 in Richtung des Steuerventils 11 und öffnet dadurch die Einspritzdüse 5. In Folge dessen wird der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt. Die Zulaufdrossel 7 verhindert einen vollständigen Druckausgleich zwischen Ventilsteuerraum 9 und Zulaufkanal 3.When the control valve 11 is opened, the pressure in the valve control chamber 9 drops. As a result, the hydraulic force acting on the end face 53 of the valve piston 19 also decreases. As soon as this hydraulic force is less than the hydraulic force acting on the annular area delimited by the first diameter 23 and third diameter 27, the nozzle needle 21 moves in the direction of the control valve 11 and thereby opens the injection nozzle 5. As a result, the fuel is injected into the combustion chamber injected. The inlet throttle 7 prevents complete pressure equalization between the valve control chamber 9 and the inlet channel 3.

Um die Einspritzung zu beenden, wird das Steuerventil 11 geschlossen. Dadurch baut sich im Ventilsteuerraum 9 über die Zulaufdrossel 7 wieder annähernd der Common-Rail -Druck auf. Sobald die auf die Stirnfläche 53 des Ventilkolbens 19 wirkende hydraulische Kraft die auf die durch ersten Durchmesser 23 und dritten Durchmesser 27 begrenzteIn order to end the injection, the control valve 11 is closed. As a result, approximately the common rail pressure builds up again in the valve control chamber 9 via the inlet throttle 7. As soon as the hydraulic force acting on the end face 53 of the valve piston 19 is limited to that limited by the first diameter 23 and third diameter 27

Ringfläche wirkende hydraulische Kraft überschreitet, schließt die Düsennadel 21 die Einspritzdüse 5. Wegen der im Vergleich zu der durch ersten Durchmesser 23 und dritten Durchmesser 27 begrenzten Ringfläche deutlich größeren Stirnfläche 53 des Ventilkolbens, erfolgt dieExceeding the hydraulic force acting on the annular surface, the nozzle needle 21 closes the injection nozzle 5. Because of the significantly larger end surface 53 of the valve piston compared to the annular surface delimited by the first diameter 23 and the third diameter 27, this takes place

Schließbewegung sehr schnell und mit großer Kraft.Closing movement very quickly and with great force.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. All the features shown in the description, the following claims and the drawing can be essential to the invention both individually and in any combination with one another.

Claims

Ansprüche Expectations 1. Injektor für ein Common-Rail-Einspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem von der Stirnfläche (5) eines in einem Gehäuse des Injektors geführten Ventilkolbens (19) begrenzten Ventilsteuerraum (9), mit einer in einer Bohrung (29) geführten Düsennadel (21) , die bei geschlossenem1. Injector for a common rail injection system for internal combustion engines with a valve control chamber (9) bounded by the end face (5) of a valve piston (19) guided in a housing of the injector, with a nozzle needle (21) guided in a bore (29) that when closed Injektor in einen Düsennadelsitz (35) gepresst wird, und mit einem von dem Düsennadelsitz (35) in Längsrichtung begrenzten Druckraum (31), dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Stirnfläche (53) des Ventilkolbens (19) größer als der Durchmesser der Bohrung (29) ist, und dass der Durchmesser der Bohrung (29) größer als der Durchmesser (27) der Dichtlinie zwischen Düsennadel (21) und Düsennadelsitz (35) ist.Injector is pressed into a nozzle needle seat (35), and with a pressure chamber (31) delimited in the longitudinal direction by the nozzle needle seat (35), characterized in that the diameter of the end face (53) of the valve piston (19) is larger than the diameter of the bore ( 29), and that the diameter of the bore (29) is larger than the diameter (27) of the sealing line between the nozzle needle (21) and the nozzle needle seat (35). 2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse zweiteilig (15, 16) ausgeführt ist.2. Injector according to claim 1, characterized in that the housing is made in two parts (15, 16). 3. Injektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Teil (15) des Gehäuses der Ventilsteuerraum (9) angeordnet ist, und dass im zweiten Teil (16) des Gehäuses der Druckraum (33) angeordnet ist.3. Injector according to claim 2, characterized in that the valve control chamber (9) is arranged in the first part (15) of the housing, and that the pressure chamber (33) is arranged in the second part (16) of the housing. 4. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (25) der Düsennadel (21) im Druckraum (31) mindestens teilweise größer als in der Bohrung (29) ist. 4. Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter (25) of the nozzle needle (21) in the pressure chamber (31) is at least partially larger than in the bore (29). 5. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Teil (16) des Gehäuses eine Hülse (31) mit der Bohrung (29) angeordnet ist .5. Injector according to one of the preceding claims, characterized in that a sleeve (31) with the bore (29) is arranged in the second part (16) of the housing. 6. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche der Hülse (31) den Druckraum (33) in Längsrichtung begrenzt.6. Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the end face of the sleeve (31) delimits the pressure space (33) in the longitudinal direction. 7. Injektor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine senkrecht zur Längsachse der Hülse (31) verlaufenden Ringfläche und ein Absatz (39) im zweiten Teil (16) des Gehäuses den Druckraum (33) gegenüber der Umgebung abdichten.7. Injector according to claim 5 or 6, characterized in that an annular surface perpendicular to the longitudinal axis of the sleeve (31) and a shoulder (39) in the second part (16) of the housing seal the pressure chamber (33) from the environment. 8. Injektor nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (31) eine zweite Bohrung8. Injector according to one of claims 5 to 7, characterized in that the sleeve (31) has a second bore (37) aufweist, die den Zulaufkanal (3) und den Druckraum (33) miteinander verbindet.(37), which connects the inlet channel (3) and the pressure chamber (33) to each other. 9. Injektor nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (15) und der zweite Teil (16) des Gehäuses durch eine Überwurfmutter (41) lösbar miteinander verbunden sind.9. Injector according to one of claims 2 to 8, characterized in that the first part (15) and the second part (16) of the housing are releasably connected to one another by a union nut (41). 10. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen erstem Teil (15) und zweitem Teil (16) des Gehäuses ein Zwischenstück (17) angeordnet ist .10. Injector according to one of the preceding claims, characterized in that an intermediate piece (17) is arranged between the first part (15) and the second part (16) of the housing. 11. Injektor nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen erstem Teil (15) und zweitem Teil (16) des Gehäuses, bzw. zwischen erstem Teil (15) und Zwischenstück (17) ein Dichtelement (43) vorhanden ist.11. Injector according to one of claims 2 to 10, characterized in that a sealing element (43) is present between the first part (15) and second part (16) of the housing, or between the first part (15) and intermediate piece (17) , 12. Injektor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (43) ein O-Ring od. dgl . ist.12. Injector according to claim 11, characterized in that the sealing element (43) an O-ring or the like. is. 13. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffzufluss in den Ventilsteuerraum (9) über eine Zulaufdrossel (7) und der13. Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel inflow into the valve control chamber (9) via an inlet throttle (7) and Kraftstoffabfluss über ein Steuerventil (15) , insbesondere ein 2/2 -Steuerventil erfolgt.Fuel is discharged via a control valve (15), in particular a 2/2 control valve. 14. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Teil (16) des Gehäuses und ggf. in dem Zwischenstück (17) Bohrungen (35, 37) vorhanden sind, die den Zulaufkanal (3) mit dem Druckraum (33) verbinden.14. Injector according to one of the preceding claims, characterized in that in the second part (16) of the housing and possibly in the intermediate piece (17) there are bores (35, 37) which connect the inlet channel (3) with the pressure chamber ( 33) connect. 15. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Ventilkolben (19) und Düsennadel (21) eine Druckstange (20) angeordnet ist.15. Injector according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure rod (20) is arranged between valve piston (19) and nozzle needle (21). 16. Injektor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (19) die Druckstange (20) einteilig ausgeführt sind.16. Injector according to claim 16, characterized in that the valve piston (19), the push rod (20) are made in one piece. 17. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine sich gegen einen Absatz (49) der Druckstange (20) und einen Absatz (47) des Gehäuses abstützende Düsenfeder (51) vorhanden ist. 17. Injector according to one of the preceding claims, characterized in that a nozzle spring (51) is provided which is supported against a shoulder (49) of the push rod (20) and a shoulder (47) of the housing.
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