Stand der
TechnikState of
technology
Aus EP 0 995 901 A1 ist
ein Kraftstoffinjektor bekannt. Bei diesem Kraftstoffinjektor befindet
sich im Injektorkörper
ein Anschluss, durch welchen unter Systemdruck stehender Kraftstoff
in einen Hohlraum des Kraftstoffinjektors einströmt, in dem ein relativ langbauender
Piezoaktor aufgenommen ist. Der Piezoaktor, der in dem Hohlraum,
in dem Systemdruck herrscht, aufgenommen ist, beaufschlagt einen
Steuerkolben, mit dem der Kraftstoffdruck innerhalb eines Steuerraums
veränderbar
ist.Out EP 0 995 901 A1 a fuel injector is known. In the case of this fuel injector, there is a connection in the injector body through which fuel under system pressure flows into a cavity of the fuel injector, in which a relatively long-lasting piezoactuator is accommodated. The piezoactuator, which is received in the cavity in which system pressure prevails, acts on a control piston with which the fuel pressure within a control chamber is variable.
Aus DE 10 2004 028 522.5
A1 ist ein Kraftstoffinjektor mit variabler Aktorhubübersetzung
bekannt. Gemäß dieser
Lösung
verfügt
ein Kraftstoffinjektor über
ein Einspritzventilglied, welches über einen Aktor direkt betätigt wird,
der direkt auf das Einspritzventilglied wirkt. Das Einspritzventilglied
ist über
ein Federelement in Schließrichtung
beaufschlagt, wobei im Kraftstoffinjektor ein hydraulischer Kopplungsraum
ausgebildet ist. Der hydraulische Kopplungsraum verbindet einen Übersetzerkolben und
das Einspritzventilglied hydraulisch miteinander. Am Einspritzventilglied
stützt
sich ein hülsenförmiger Körper ab,
der mit einer eine Zwischenhubstellung des Einspritzventilgliedes
bildenden Kante zusammenwirkt.Out DE 10 2004 028 522.5 A1 a fuel injector with variable Aktorhubübersetzung is known. According to this solution, a fuel injector has an injection valve member, which is directly actuated via an actuator which acts directly on the injection valve member. The injection valve member is acted upon by a spring element in the closing direction, wherein a hydraulic coupling space is formed in the fuel injector. The hydraulic coupling space hydraulically connects a booster piston and the injection valve member. At the injection valve member, a sleeve-shaped body is supported, which cooperates with an edge forming a Zwischenhubstellung the injection valve member edge.
Von
Nachteil bei den Lösungen
gemäß des Standes
der Technik, der EP
0 995 901 A1 und der DE 10 2004 028 522.5 A1 ist der Umstand,
dass in beiden Fällen
der das Einspritzventilglied betätigende
Aktor in einem Hohlraum aufgenommen ist, der von unter hohem Druck
stehendem Kraftstoff beaufschlagt ist. Ferner ergeben sich aufgrund
der hohen Baulängen
der in beiden Lösungen
eingesetzten Piezoaktoren konsequenterweise relativ große Abmessungen
der dargestellten Kraftstoffinjektoren. Im Zylinderkopfbereich von
der zylindrigen selbstzündenden
Verbrennungskraftmaschine steht jedoch zunehmend weniger Bauraum
zur Verfügung,
weshalb eine kompakte Bauweise von im Zylinderkopfbereich eingesetzten
Kraftstoffinjektoren angestrebt wird.A disadvantage of the solutions according to the prior art, the EP 0 995 901 A1 and the DE 10 2004 028 522.5 A1 is the fact that in both cases, the injection valve member actuated actuator is accommodated in a cavity which is acted upon by high-pressure fuel. Furthermore, due to the high overall lengths of the piezoelectric actuators used in both solutions consequently result in relatively large dimensions of the illustrated fuel injectors. In the cylinder head area of the cylindrical self-igniting internal combustion engine, however, increasingly less space is available, which is why a compact design of fuel injectors used in the cylinder head area is sought.
Offenbarung
der Erfindungepiphany
the invention
Ausgehend
von den Nachteilen des Standes der Technik wird vorgeschlagen, einen
Kraftstoffinjektor hinsichtlich seiner Baugröße zu optimieren. Erfindungsgemäß wird ein
Kraftstoffinjektor vorgeschlagen, der eine direkte Steuerung des
bevorzugt nadelförmig
ausgebildeten Einspritzventilgliedes ermöglicht, der jedoch mit einem
magnetischen Steller, bevorzugt in Gestalt eines Magnetventils,
angesteuert wird. Da der zwar kleiner bauende magnetische Steller
relativ langsam schaltet, wird vorgeschlagen, die sich bei Einsatz
eines magnetischen Stellers ergebenden relativ langen Öffnungs-
und Schließzyklen
in Bezug auf das Einspritzventilglied durch einen zusätzlichen
Bypass, der ein Schaltventil umgeht, zu verkürzen. Das Schaltventil, welches
unmittelbar durch den magnetischen Steller betätigt wird, dient als Servoventil
und kann über
den zusätzlichen
Bypass befüllt
werden. Aufgrund dieses Umstandes steuert das als Servoventil dienende
Schaltventil nur einen Teilstrom des Steuerraums.outgoing
from the disadvantages of the prior art is proposed a
Optimize fuel injector in terms of its size. According to the invention is a
Fuel injector proposed, which provides direct control of the
preferably acicular
trained injection valve member allows, but with a
magnetic actuator, preferably in the form of a solenoid valve,
is controlled. Because of the smaller size magnetic actuator
Relatively slow, it is suggested that in use
of a magnetic actuator resulting relatively long opening
and closing cycles
with respect to the injection valve member by an additional
Bypass, which bypasses a switching valve to shorten. The switching valve, which
is operated directly by the magnetic actuator, serves as a servo valve
and can over
the additional
Bypass filled
become. Due to this circumstance, the servo-valve controls
Switching valve only a partial flow of the control room.
Durch
den eingesetzten magnetischen Steller kann im Vergleich zu den längerbauenden
Piezoaktoren gemäß der Lösungen aus EP 0 995 901 A1 und DE 10 2004 028 522
A1 ein kompakter bauender Kraftstoffinjektor erreicht werden.
Der magnetische Steller ist darüber
hinaus im niederdruckseitigen Bereich des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Kraftstoffinjektors angeordnet und wird demnach von Kraftstoff umströmt. Dieser
Kraftstoff hat jedoch ein erheblich niedrigeres Druckniveau verglichen
mit dem Systemdruck. Die dem magnetischen Steller innewohnenden
geringeren Schaltzeiten werden durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Bypass verkürzt, über welchen
erreicht wird, dass das als Servoventil dienende Schaltventil nur
einen Teilstrom des aus dem das Einspritzventilglied beaufschlagenden
Steuerraum abströmt.Due to the magnetic actuator used in comparison to the longer-lasting piezoelectric actuators according to the solutions EP 0 995 901 A1 and DE 10 2004 028 522 A1 a compact fuel injector can be achieved. The magnetic actuator is also arranged in the low-pressure side region of the fuel injector proposed according to the invention and is thus flowed around by fuel. However, this fuel has a much lower pressure level compared to the system pressure. The magnetic actuators inherent lower switching times are shortened by the inventively proposed bypass over which it is achieved that serving as a servo valve switching valve flows only a partial flow of the acting of the injection valve member control chamber.
Zeichnungdrawing
Anhand
der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.Based
In the drawings, the invention will be described below in more detail.
Die
einzige Figur zeigt einen Schnitt durch einen Kraftstoffinjektor,
welcher einen magnetischen Steller aufweist und zwischen dessen
Steuerraum zur Betätigung
des Einspritzventilgliedes und dem Hochdruckzulauf ein zusätzlicher
Bypass verläuft.The
single figure shows a section through a fuel injector,
which has a magnetic actuator and between the
Control room for operation
the injection valve member and the high-pressure inlet an additional
Bypass runs.
Ausführungsvariantenvariants
Der
Zeichnung ist ein Kraftstoffinjektor 10 zu entnehmen, der
einen Injektorkörper 12 aufweist,
an dem seitlich ein Hochdruck-Anschluss 14 ausgebildet
ist. Am Hochdruck-Anschluss 14 wird
eine Versorgungsleitung für
den Kraftstoffinjektor 10 angeschlossen, die diesen mit
einem in der Zeichnung nicht dargestellten Hochdruckspeicher (Common-Rail) eines Hochdruckspeichereinspritzsystems verbindet.The drawing is a fuel injector 10 to be taken, the one injector body 12 has, at the side of a high pressure port 14 is trained. At the high-pressure connection 14 becomes a supply line for the fuel injector 10 connected, which connects this with a high-pressure accumulator injection system, not shown in the drawing (common rail).
Der
Kraftstoffinjektor 10 umfasst einen magnetischen Steller 16,
der insbesondere als ein Magnetventil ausgebildet ist. Der magnetische
Steller 16 umfasst eine Magnetspule 18, der gegenüberliegend im
Kraftstoffinjektor 10 eine Ankerplatte 20 angeordnet
ist. Die Ankerplatte 20 ist über eine Schließfeder 22 beaufschlagt.
Die Schließfeder 22 stützt sich
einerseits an der Oberseite der Ankerplatte 20 und andererseits
an der Innenseite eines Deckels 30 ab. Der Deckel 30 wird
mittels einer Überwurfmutter 24 am
Gehäuse
des Kraftstoffinjektors 10 befestigt. Der Deckel 30 weist
einen niederdruckseitigen Ablauf 28 auf, über den
abgesteuerte Steuermengen dem Niederdruckbereich des Hochdruckspeichereinspritzsystems
zugeführt
werden. Durch den Deckel 30 verlaufen daneben elektrische
Anschlüsse 26 zur
Magnetspule 18 des magnetischen Stellers 16.The fuel injector 10 includes a magnetic actuator 16 , which is designed in particular as a solenoid valve. The magnetic actuator 16 includes a magnetic coil 18 , which is opposite in the fuel injector 10 an anchor plate 20 is arranged. The anchor plate 20 is about a closing spring 22 applied. The closing spring 22 supported on the one hand at the top of the anchor plate 20 and on the other hand on the inside of a lid 30 from. The lid 30 is by means of a union nut 24 on the housing of the fuel injector 10 attached. The lid 30 has a low-pressure side sequence 28 on, via the taxed control amounts are supplied to the low-pressure region of the high-pressure accumulator injection system. Through the lid 30 next to electrical connections 26 to the solenoid 18 of the magnetic actuator 16 ,
Die
Ankerplatte 20 stellt einen Teil eines Schaltventils 34 dar,
welches als Servoventil dient. Die Ankerplatte 20 und der
sich an diese anschließende
Steuerteil des Schaltventils 34 sind von einem Durchgangskanal 32 durchzogen.
Der Durchgangskanal 32 verbindet einen Absteuerraum 38 im
Kraftstoffinjektor 10 mit einem Hohlraum oberhalb des magnetischen
Stellers 16, in dem die Schließfeder 22 aufgenommen
ist. Der Steuerteil des Schaltventils 34 weist einen Ventilsitz 36 auf,
der im Kraftstoffinjektor 10 unterhalb einer Mündung 42 eines
Ablaufkanals 40 liegt.The anchor plate 20 represents part of a switching valve 34 which serves as a servo valve. The anchor plate 20 and to this subsequent control part of the switching valve 34 are from a passageway 32 traversed. The passageway 32 connects a diversion room 38 in the fuel injector 10 with a cavity above the magnetic actuator 16 in which the closing spring 22 is included. The control part of the switching valve 34 has a valve seat 36 up in the fuel injector 10 below a mouth 42 a drainage channel 40 lies.
Ein
zusätzlicher
Bypass 44 verläuft
im Injektorkörper
des Kraftstoffinjektors 10 zwischen dem Ablaufkanal 40 und
dem unter Systemdruck stehenden Hochdruckkanal des Hochdruckanschlusses 14. Der
Hochdruckkanal des Hochdruckanschlusses 14 mündet in
einen Hohlraum 72. Der zusätzliche Bypass 44 zweigt
vom Hochdruckkanal im Bereich einer Planfläche 64 des Injektorkörpers 12 ab.
Im zusätzlichen
Bypass 44 ist eine Bypassdrossel 45 aufgenommen.
Die Mündungsstelle
des zusätzlichen
Bypasses 44 im Injektorkörper 12 des Kraftstoffinjektors 10 liegt
stromauf einer im Ablaufkanal 40 angeordneten Ablaufdrossel 46.An additional bypass 44 runs in the injector body of the fuel injector 10 between the drainage channel 40 and the high pressure port of the high pressure port under system pressure 14 , The high pressure port of the high pressure port 14 opens into a cavity 72 , The additional bypass 44 branches from the high-pressure channel in the area of a plane surface 64 of the injector body 12 from. In the additional bypass 44 is a bypass throttle 45 added. The mouth of the additional bypass 44 in the injector body 12 of the fuel injector 10 lies upstream of a in the drainage channel 40 arranged outlet throttle 46 ,
Im
Hohlraum 72, der nach außen durch einen Ring 74 begrenzt
wird, ist ein Steuerkörper 50 aufgenommen,
der in der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsvariante kolben förmig ausgebildet
ist. Der Steuerkörper 50 weist
eine erste Stirnseite 54 sowie eine gegenüberliegende
zweite Stirnseite 56 auf. Am Außenumfang des Steuerkörpers 50 sind eine
erste Steuerraumhülse 58 sowie
eine zweite Steuerraumhülse 68 aufgenommen.
Die erste Steuerraumhülse 58 ist
mit ihrer ersten Beißkante 62 an die
Unterseite der Planfläche 64 des
Injektorkörpers 12 angestellt.
Die zweite Steuerraumhülse 68 ist
mit ihrer zweiten Beißkante 70 an
die Oberseite einer Dämpferscheibe 78 des
Kraftstoffinjektors 10 angestellt. Die erste Steuerraumhülse 58 und
die zweite Steuerraumhülse 68 werden
durch ein zwischen diesen angeordnetes Federelement 69 beaufschlagt und
an die Planseite 64 beziehungsweise die Dämpferscheibe 78 angestellt.
Die erste Steuerraumhülse 58 definiert
zusammen mit der ersten Stirnseite 54 und der Planfläche 64 des
Injektorkörpers 12 einen ersten
Steuerraum 48. Der erste Steuerraum 48 ist über die
Ablaufdrossel 46 des Ablaufkanals 40 druckentlastbar.
Unter Systemdruck stehender Kraftstoff strömt dem ersten Steuerraum 48 andererseits
vom Hohlraum 72 über
eine Zulaufdrossel 52 zu, die in einem im Steuerkörper 50 ausgebildeten
Zulaufkanal ausgeführt
ist.In the cavity 72 going out through a ring 74 is limited, is a control body 50 received, which is formed piston-shaped in the embodiment shown in the drawing. The tax body 50 has a first end face 54 and an opposite second end face 56 on. On the outer circumference of the control body 50 are a first control chamber sleeve 58 and a second control chamber sleeve 68 added. The first control chamber sleeve 58 is with her first biting edge 62 to the underside of the plane surface 64 of the injector body 12 hired. The second control chamber sleeve 68 is with her second biting edge 70 to the top of a damper disk 78 of the fuel injector 10 hired. The first control chamber sleeve 58 and the second control chamber sleeve 68 be by a arranged between these spring element 69 charged and to the plan page 64 or the damper disc 78 hired. The first control chamber sleeve 58 defined together with the first face 54 and the plane surface 64 of the injector body 12 a first control room 48 , The first control room 48 is about the outlet throttle 46 of the drainage channel 40 be pressure. Fuel under system pressure flows into the first control chamber 48 on the other hand from the cavity 72 via an inlet throttle 52 to, in one in the tax body 50 trained inlet channel is executed.
Die
zweite Steuerraumhülse 68 definiert
zusammen mit der zweiten Stirnseite 56 und der Oberseite
der Dämpferscheibe 78 einen
zweiten Steuerraum 66. Der erste Steuerraum 48 und
der zweite Steuerraum 66 werden jeweils über die
Führungen der
Steuerraumhülsen 58, 66 am
Steuerkörper 50 befüllt.The second control chamber sleeve 68 defined together with the second end face 56 and the top of the damper disk 78 a second control room 66 , The first control room 48 and the second control room 66 are each about the guides of the control chamber sleeves 58 . 66 at the control body 50 filled.
In
der Dämpferscheibe 78,
die sich am Kraftstoffinjektor 10 zwischen dem Ring 74 und
einem Düsenkörper 82 befindet,
verläuft
eine Dämpferbohrung 80,
welche den zweiten Steuerraum 66 hydraulisch mit einem
dritten Steuerraum 84 verbindet. Der dritte Steuerraum 84 wird
durch eine am Einspritzventilglied 90 aufgenommene dritte
Steuerraumhülse 86 begrenzt,
die mit einer dritten Beißkante 88 an
die Unterseite der Dämpferscheibe 78 des
Kraftstoffinjektors 10 angestellt ist.In the damper disc 78 that are on the fuel injector 10 between the ring 74 and a nozzle body 82 is located, runs a damper hole 80 which the second control room 66 hydraulically with a third control room 84 combines. The third control room 84 is by a at the injection valve member 90 recorded third control chamber sleeve 86 limited, with a third biting edge 88 to the underside of the damper disc 78 of the fuel injector 10 is employed.
Die
dritte Steuerraumhülse 86 ist
durch ein Federelement 96 beaufschlagt, welches sich an
einem Stützring 98 abstützt, der
auf dem Einspritzventilglied 90, welches bevorzugt nadelförmig ausgebildet
ist, angeordnet ist. Das Einspritzventilglied 90, das Federelement 96,
die dritte Steuerraumhülse 86 und
der Stützring 98 sind
innerhalb des Düsenkörpers 82 aufgenommen.
Der Düsenkörper 82 ist über mindestens
eine Bohrung mit dem Hohlraum 72 hydraulisch verbunden.
Der zweite Steuerraum 66 und der dritte Steuerraum 84 stehen über die
in der Dämpferscheibe 78 angeordnete
Dämpferbohrung 80 hydraulisch
miteinander in Verbindung.The third control chamber sleeve 86 is by a spring element 96 acted upon, which is on a support ring 98 which supports on the injection valve member 90 , which is preferably needle-shaped, is arranged. The injection valve member 90 , the spring element 96 , the third control chamber sleeve 86 and the support ring 98 are inside the nozzle body 82 added. The nozzle body 82 is over at least one hole with the cavity 72 hydraulically connected. The second control room 66 and the third control room 84 stand over in the damper disc 78 arranged damper hole 80 hydraulically connected to each other.
Der
dritte Steuerraum 84 wird durch die Unterseite der Dämpferscheibe 78,
eine Stirnseite 92 des bevorzugt nadelförmig ausgebildeten Einspritzventilgliedes 90 sowie
durch die In nenseite der dritten Steuerraumhülse 86 definiert.
Am bevorzugt nadelförmig
ausgebildeten Einspritzventilglied 90 verlaufen Strömungskanäle 100,
die z. B. in Form von Anschliffen ausgebildet sein können. Über die
Strömungskanäle 100,
von denen am bevorzugt nadelförmig
ausgebildeten Einspritzventilglied 90 mindestens einer
ausgeführt
ist, strömt
unter Systemdruck stehender Kraftstoff vom Hochdruckkanal des Hochdruckanschlusses 14 über den
Hohlraum 72, die Dämpferscheibe 78 dem
Düsenkörper 82 und
durch diesen entlang eines Ringspaltes 104 über die
Strömungskanäle 100 einer
Spitze 108 des Einspritzventilgliedes 90 zu. Das
Einspritzventilglied 90 ist gemäß der Zeichnung in seinen Sitz 102 gestellt
und verschließt
mindestens eine Einspritzöffnung 106, über welche
beim Öffnen
des Einspritzventilgliedes 90 Kraftstoff in den in der
Zeichnung nicht dargestellten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine
eingespritzt wird.The third control room 84 gets through the bottom of the damper disk 78 , a front page 92 the preferably needle-shaped injection valve member 90 and by the In nenseite the third control chamber sleeve 86 Are defined. At preferably needle-shaped injection valve member 90 run flow channels 100 that z. B. may be formed in the form of polished sections. About the flow channels 100 , of which the preferably needle-shaped injection valve member 90 at least one is executed, fuel pressurized under system pressure flows from the high pressure port of the high pressure port 14 over the cavity 72 , the damper disc 78 the nozzle body 82 and through this along an annular gap 104 over the flow channels 100 a tip 108 of the injection valve member 90 to. The injection valve member 90 is in the seat according to the drawing 102 placed and closes at least one injection port 106 , about which when opening the injection valve member 90 Fuel in the combustion chamber, not shown in the drawing of the internal combustion engine turned is injected.
In
der Darstellung gemäß der Zeichnung
ist der Steuerkörper 50 an
der oberen Stirnseite 54 in einem zweiten Durchmesser 77 ausgebildet
und an der zweiten Stirnseite 56 in einem ersten Durchmesser 76 ausgeführt. Diese
Durchmesser 76 beziehungsweise 77 könnten auch
dahingehend variiert werden, dass am Steuerkörper 50 des Kraftstoffinjektors 10 eine
Druckstufe ausgeführt
wird. In diesem Falle übersteigt
der zweite Durchmesser 77 den ersten Durchmesser 76 an
der zweiten Stirnseite 56 des Steuerkörpers 50. Eine derart
ausgebildete Druckstufe liegt innerhalb des Hohlraums 72,
der durch den Systemdruck beaufschlagt ist. Demgegenüber ist
mit Bezugszeichen 94 der Durchmesser des bevorzugt nadelförmig ausgebildeten
Einspritzventilgliedes 90 bezeichnet. Durch das Durchmesserverhältnis zwischen
dem ersten Durchmesser 76 im Bereich der zweiten Stirnseite 56 des
Steuerkörpers 50 und
dem Durchmesser 94 am Kopf des Einspritzventilgliedes 90 wird
das hydraulische Übersetzungsverhältnis zwischen
dem Steuerkörper 50 und
dem bevorzugt nadelförmig
ausgebildeten Einspritzventilglied 90 definiert.In the illustration according to the drawing, the control body 50 at the upper end 54 in a second diameter 77 formed and on the second end face 56 in a first diameter 76 executed. These diameters 76 respectively 77 could also be varied so that the tax body 50 of the fuel injector 10 a pressure stage is executed. In this case, the second diameter exceeds 77 the first diameter 76 on the second front side 56 of the tax body 50 , Such a trained pressure level lies within the cavity 72 , which is acted upon by the system pressure. In contrast, with reference numerals 94 the diameter of the preferably needle-shaped injection valve member 90 designated. By the diameter ratio between the first diameter 76 in the area of the second end face 56 of the tax body 50 and the diameter 94 at the head of the injection valve member 90 becomes the hydraulic transmission ratio between the control body 50 and the preferably needle-shaped injection valve member 90 Are defined.
Die
Funktionsweise des dargestellten Kraftstoffinjektors 10 stellt
sich wie folgt dar:
Ausgehend vom Schließzustand des Kraftstoffinjektors 10,
in dem eine Einspritzung von unter Systemdruck stehendem Kraftstoff
in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine über die geschlossenen Einspritzöffnungen 106 verhindert
wird, steht über den
Hochdruckanschluss 14 im Hohlraum 72 und über die
Dämpferscheibe 78 stets
unter Systemdruck stehender Kraftstoff am Einspritzventilglied 90,
insbesondere im Bereich von dessen Sitz 102, an. Im Schließzustand
des Kraftstoffinjektors ist die Ankerplatte 20 durch die
Schließfeder 22 beaufschlagt. Das
Steuerteil des Schaltventils 34 ist in den Ventilsitz 36 gestellt
und somit verschlossen. Die Magnetspule 18 des magnetischen
Stellers 16 ist nicht bestromt. Über den Hochdruckanschluss 14 steht
Systemdruck im Hohlraum 72 an, und über die Zulaufdrossel 52 wird
der erste Steuerraum 48 mit unter Systemdruck stehen dem
Kraftstoff beaufschlagt. Da vom Hochdruckkanal des Hochdruckanschlusses 14 über den
zusätzlichen
Bypass 44 im Ablaufkanal 40 ebenfalls Systemdruck
ansteht, ist der erste Steuerraum 48 darüber hinaus
auch über
die nunmehr als Zulaufdrossel dienende Ablaufdrossel 46 des
Ablaufkanals 40 mit Systemdruck beaufschlagt. Da der Ventilsitz 36 geschlossen
ist, ist der Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors 10 gegen
den Systemdruck abgedichtet. Da im ersten Steuerraum 48 Systemdruck
anliegt, ist auch das im zweiten Steuerraum 66 aufgenommene
Kraftstoffvolumen komprimiert. Über
die Dämpfungsbohrung 80 in
der Dämpferscheibe 78 steht
der im zweiten Steuerraum 66 erzeugte Druck auch im dritten
Steuerraum 84 an und beaufschlagt die Stirnseite 92 des
bevorzugt nadelförmig
ausgebildeten Einspritzventilgliedes 90. Dieses kurzbauende
Einspritzventilglied 90 ist daher in seinen Sitz 102 gestellt
und verschließt
die brennraumseitigen Einspritzöffnungen 106,
so dass kein Kraftstoff in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine
gelangt.The operation of the illustrated fuel injector 10 Is as follows:
Starting from the closed state of the fuel injector 10 in which an injection of fuel under system pressure in the combustion chamber of the internal combustion engine via the closed injection ports 106 is prevented, is above the high pressure port 14 in the cavity 72 and over the damper disc 78 Always under system pressure fuel at the injection valve member 90 especially in the area of its headquarters 102 , at. In the closed state of the fuel injector is the anchor plate 20 through the closing spring 22 applied. The control part of the switching valve 34 is in the valve seat 36 placed and thus closed. The magnetic coil 18 of the magnetic actuator 16 is not energized. Via the high pressure connection 14 system pressure is in the cavity 72 on, and on the inlet throttle 52 becomes the first control room 48 Under system pressure the fuel is applied. Because of the high pressure port of the high pressure port 14 over the additional bypass 44 in the drainage channel 40 system pressure is also pending, is the first control room 48 In addition, also on the now serving as inlet throttle outlet throttle 46 of the drainage channel 40 subjected to system pressure. Because the valve seat 36 is closed, is the low pressure area of the fuel injector 10 sealed against the system pressure. Because in the first control room 48 System pressure is applied, this is also the second control room 66 absorbed fuel volume compressed. About the damping hole 80 in the damper disc 78 is the one in the second control room 66 also generated pressure in the third control room 84 and acts on the front side 92 the preferably needle-shaped injection valve member 90 , This short-building injection valve member 90 is therefore in his seat 102 placed and closes the combustion chamber side injection openings 106 , so that no fuel enters the combustion chamber of the internal combustion engine.
Beim Öffnen des
Kraftstoffinjektors 10 wird die Magnetspule 18 des
magnetischen Stellers 16 bestromt und der mit der Ankerplatte 20 verbundene Steuerteil
des Schaltventils 34 aus dem Ventilsitz 36 gezogen.
Dadurch wird die Mündung 42 des
Ablaufkanals 40 freigegeben und der erste Steuerraum 48 über die
Ablaufdrossel 46 des Ablaufkanals 40 in den Absteuerraum 38 druckentlastet.
Vom Absteuerraum 38 strömt
Kraftstoff durch den Durchgangskanal 32 in den Niederdruckbereich
des Kraftstoffinjektors 10 beziehungsweise des Hochdruckspeichereinspritzsystems
ab.When opening the fuel injector 10 becomes the magnetic coil 18 of the magnetic actuator 16 energized and with the anchor plate 20 Connected control part of the switching valve 34 from the valve seat 36 drawn. This will make the muzzle 42 of the drainage channel 40 released and the first control room 48 over the outlet throttle 46 of the drainage channel 40 in the diversion room 38 depressurized. From the Absteuerraum 38 fuel flows through the port 32 in the low pressure region of the fuel injector 10 or of the high-pressure accumulator injection system.
In
Bezug auf die Ablaufdrossel 46 zur Druckentlastung des
ersten Steuerraumes 48 liegt der zusätzliche Bypass 44 hinter
der Ablaufdrossel 46. Bei der Druckentlastung des ersten
Steuerraumes 48 kavitiert die aus dem ersten Steuerraum 48 abgesteuerte
Steuermenge. In Bezug auf die kavitierende Strömung wirkt der zusätzliche
Bypass 44 als Strömungsbeschleuniger
für die
kavitierende Strömung.
Dies bewirkt eine schnelle Druckentlastung des ersten Steuerraumes 48,
wodurch auch der zweite Steuerraum 66 und der mit diesem über die
Dämpferbohrung 80 verbundene
dritte Steuerraum 84, durch den das bevorzugt nadelförmig ausgebildete
Einspritzventilglied 90 beaufschlagt ist, schnell druckentlastet werden.
Dies führt
zu einem schnellen Schließen
des Einspritzventilgliedes 90. Die Strömungsbeschleunigungsfunktion
des zusätzlichen
Bypasses 44 zur Beschleunigung der bei Druckentlastung
des ersten Steuerraums 48 über die Ablaufdrossel 46 abströmenden Steuermenge
wird verbessert, wenn der Öffnungsquerschnitt
des Schaltventiles 34 größer als die Summe des Querschnittes
der Ablaufdrossel 46 und der im zusätzlichen Bypass 44 aufgenommenen Bypassdrossel 45 ist.Regarding the outlet throttle 46 for pressure relief of the first control room 48 is the additional bypass 44 behind the outlet throttle 46 , At the pressure relief of the first control room 48 kavitiert that from the first control room 48 taxed tax. Concerning the cavitating flow, the additional bypass works 44 as a flow accelerator for the cavitating flow. This causes a rapid pressure relief of the first control room 48 which also creates the second control room 66 and with this over the damper hole 80 connected third control room 84 , through which the preferred needle-shaped injection valve member 90 pressurized quickly. This leads to a quick closing of the injection valve member 90 , The flow acceleration function of the additional bypass 44 to accelerate the pressure relief of the first control room 48 over the outlet throttle 46 outflowing control amount is improved when the opening cross section of the switching valve 34 greater than the sum of the cross section of the outlet throttle 46 and in the additional bypass 44 recorded bypass throttle 45 is.
Fällt der
Druck im ersten Steuerraum 48 durch Öffnen des Schaltventiles 34 ab,
so fährt
der Steuerkörper 50 in
vertikale Richtung nach oben auf, wodurch der Druck im zweiten Steuerraum 66 ebenfalls
absinkt. Da der zweite Steuerraum 66 und der dritte Steuerraum 84 über die
Dämpferbohrung 80 in der
Dämpferscheibe 78 hydraulisch
miteinander verbunden sind, sinkt auch der Druck im dritten Steuerraum 84,
und das nadelförmig
ausgebildete Einspritzventilglied 90 fährt in vertikale Richtung nach oben
auf und verlässt
seinen Sitz 102. Dadurch strömt unter Systemdruck stehender
Kraftstoff vom Hohlraum des Düsenkörpers 82 über den
mindestens einen am bevorzugt nadelförmig ausgebildeten Einspritzventilglied 90 ausgebildeten
Strömungskanal 100 dem
nunmehr offenstehenden Sitz 102 des Einspritzventilgliedes 90 zu
und wird über
die mindestens eine Einspritzöffnung 106 in
den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt.If the pressure falls in the first control room 48 by opening the switching valve 34 from, so the control body moves 50 in a vertical upward direction, reducing the pressure in the second control room 66 also decreases. Because the second control room 66 and the third control room 84 over the damper bore 80 in the damper disc 78 hydraulically connected to each other, the pressure in the third control room also decreases 84 , and the needle-shaped injection valve member 90 moves up in a vertical direction and leaves its seat 102 , As a result, fuel under system pressure flows from the cavity of the nozzle body 82 over the at least one of the preferably needle-shaped Injection valve member 90 trained flow channel 100 the now open seat 102 of the injection valve member 90 to and over the at least one injection port 106 injected into the combustion chamber of the internal combustion engine.
Beim
Schließvorgang
des Einspritzventilgliedes 90 wird der an sich langsam
schaltende magnetische Steller 16 durch den zusätzlichen
Bypass 44 dahingehend unterstützt, dass der Kraftstoffinjektor 10 sowohl
schnell schließt
als auch schnell öffnet. Wird
beim Schließen
des Einspritzventilgliedes 90 die Bestromung der Magnetspule 18 aufgehoben,
so wird der Ventilsitz 36 des Schaltventiles 34,
das als Servoventil dient, geschlossen. Dadurch wird der Systemdruck
vom Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors 10 getrennt,
und das im Steuerraum 38 enthaltene Steuermengenvolumen
strömt über den Durchgangskanal 32 dem
niederdruckseitigen Ablauf 28 zu. Da der zusätzliche
Bypass 44 mit integrierter Bypassdrossel 45 in
den Ablaufkanal 40 mündet, wird
dieser in Gegenrichtung durchströmt,
wobei die Ablaufdrossel 46 als Zulaufdrossel fungiert.
Der erste Steuerraum 48 wird beim Schließen des
Einspritzventilgliedes 90 demnach einerseits über die
Zulaufdrossel 52, die mit dem Hohlraum 72 hydraulisch
verbunden ist, in dem Systemdruck herrscht, und über die beim Schließen als
Zulaufdrossel dienende Ablaufdrossel 46 des Ablaufkanals 40 mit
Systemdruck befüllt,
so dass ein rascher Druckanstieg im ersten Steuerraum 48 erreicht
wird. Steigt der Druck im ersten Steuerraum 48, so nimmt
demzufolge auch der Druck im zweiten Steuerraum 66 zu.
Da der zweite Steuerraum 66 und der dritte Steuerraum 84,
der die Stirnseite 92 des bevorzugt nadelförmig ausgebildeten
Einspritzventilgliedes 90 beaufschlagt, über die Dämpferbohrung 80 hydraulisch
miteinander in Verbindung stehen, steigt auch der Druck im dritten Steuerraum 84,
und das Einspritzventilglied 90 wird in seinen Sitz 102 gestellt.
Damit sind die am brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers 82 ausgebildeten
Einspritzöffnungen 106 wieder
geschlossen, und die Einspritzung von unter Systemdruck stehendem Kraftstoff
in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine ist beendet.During the closing process of the injection valve member 90 becomes the slowly switching magnetic actuator 16 through the additional bypass 44 to the effect that the fuel injector 10 both closes quickly and opens quickly. Will when closing the injection valve member 90 the energization of the solenoid 18 lifted, so the valve seat 36 of the switching valve 34 , which serves as a servo valve, closed. As a result, the system pressure from the low pressure region of the fuel injector 10 separated, and that in the control room 38 contained control volume flows through the passageway 32 the low pressure side sequence 28 to. Because of the additional bypass 44 with integrated bypass throttle 45 into the drainage channel 40 flows, it is flowed through in the opposite direction, the outlet throttle 46 acts as inlet throttle. The first control room 48 when closing the injection valve member 90 Accordingly, on the one hand via the inlet throttle 52 that with the cavity 72 is hydraulically connected, prevails in the system pressure, and on the closing throttle used as an inlet throttle 46 of the drainage channel 40 filled with system pressure, allowing a rapid pressure increase in the first control room 48 is reached. If the pressure in the first control room increases 48 , so also takes the pressure in the second control room 66 to. Because the second control room 66 and the third control room 84 who is the front 92 the preferably needle-shaped injection valve member 90 acted on the damper hole 80 hydraulically communicate with each other, so does the pressure in the third control room 84 , and the injection valve member 90 will be in his seat 102 posed. So that are the combustion chamber end of the nozzle body 82 trained injection ports 106 closed again, and the injection of fuel under system pressure in the combustion chamber of the internal combustion engine is completed.
Da
der dritte Steuerraum 84 über die Dämpferbohrung 80 in
der Dämpferscheibe 78 hydraulisch mit
dem zweiten Steuerraum 66 in Verbindung steht und der kurzbauende
Steuerkörper 50 als
Druckübersetzer
fungiert, steigt beim Schließen
des Einspritzventilgliedes 90 der Druck im dritten Steuerraum 84 über den
Systemdruck an, so dass ein schnelles Schlie ßen des Einspritzventilgliedes 90 gewährleistet
ist. Wie oben bereits erwähnt,
können
die Durchmesser 76, 77 am Steuerkörper 50 im
Bereich der ersten Stirnseite 54 und im Bereich der zweiten Stirnseite 56 auch
so gewählt
werden, dass am Steuerkörper 50 eine
Druckstufe entsteht. Der Steuerkörper 50 kann,
da ein schneller Druckaufbau und eine schnelle Druckentlastung des
ersten Steuerraums 48 über
den zusätzlichen
Bypass 44 gewährleistet
ist, sehr kurz bauen. Dadurch verringert sich insgesamt die Bauhöhe des Kraftstoffinjektors 10 im
Vergleich zu einem Kraftstoffinjektor 10, in welchem ein
eine hohe Baugröße aufweisender
Piezoaktor angeordnet ist. Neben der Beschleunigungswirkung des
zusätzlichen
Bypasses 44 wird durch diesen die Sensitivität des Schaltventiles 34 verbessert,
da dauernd ein konstanter Bypassstrom vorhanden ist, der das Schaltventil 34 im
Durchfluss bezogen auf den die Ablaufdrossel 46 durchströmenden Strömungsanteil belegt.As the third control room 84 over the damper bore 80 in the damper disc 78 hydraulically with the second control room 66 communicates and the short-building control body 50 acts as a pressure booster increases when closing the injection valve member 90 the pressure in the third control room 84 over the system pressure, so that a fast closing of the injection valve member 90 is guaranteed. As mentioned above, the diameters 76 . 77 at the control body 50 in the area of the first front side 54 and in the area of the second end face 56 also be chosen so that the tax body 50 a pressure level arises. The tax body 50 can, as a fast pressure build-up and a rapid pressure relief of the first control room 48 over the additional bypass 44 is guaranteed, build very short. This reduces the overall height of the fuel injector 10 compared to a fuel injector 10 in which a piezoelectric actuator having a large size is arranged. In addition to the acceleration effect of the additional bypass 44 through this the sensitivity of the switching valve 34 improved, since there is constantly a constant bypass flow, which is the switching valve 34 in flow relative to the outlet throttle 46 flowing through flow fraction occupied.