EP1176306A2 - Fuel injection system for internal combustion engine - Google Patents

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Publication number
EP1176306A2
EP1176306A2 EP01117509A EP01117509A EP1176306A2 EP 1176306 A2 EP1176306 A2 EP 1176306A2 EP 01117509 A EP01117509 A EP 01117509A EP 01117509 A EP01117509 A EP 01117509A EP 1176306 A2 EP1176306 A2 EP 1176306A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
valve member
bore
pressure
chamber
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.)
Withdrawn
Application number
EP01117509A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1176306A3 (en
Inventor
Achim Brenk
Wolfgang Klenk
Uwe Gordon
Manfred Mack
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 EP1176306A2 publication Critical patent/EP1176306A2/en
Publication of EP1176306A3 publication Critical patent/EP1176306A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0003—Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure
    • F02M63/0005—Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure using valves actuated by fluid pressure
    • 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
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0003—Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure
    • F02M63/0007—Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure using electrically actuated valves

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection system for Internal combustion engines from, as it is from the published application DE 43 41 545 A1 is known.
  • a fuel injection system is made from a fuel tank by means of a High pressure fuel pump pumped into a high pressure plenum, where a given high fuel pressure is maintained becomes.
  • the high pressure plenum is via high pressure lines connected to at least one fuel injection valve, through the fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine can be injected.
  • the injectors are designed so that they are applied to a particular Open the opening pressure in the fuel supply line, Inject fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine and falling below this opening pressure again conclude.
  • control valve is arranged in the fuel injection valve.
  • the control valve is operated electrically and opens or closes the connection from the high pressure plenum to the fuel injector. This gives the control valve Time of injection and over the duration of the injection also the amount of fuel injected. About that can also by appropriate control of the control valve injection course shaping can also be achieved.
  • the control valve consists of a control valve body, in which a hole is formed, in which hole a piston-shaped valve member is arranged to be longitudinally displaceable. Between the wall of the bore and an annular groove in the valve member a first pressure chamber is formed in the control valve body, which is connected to the high pressure plenum. In A similar way is axially offset from the first pressure chamber a second pressure chamber is formed in the control valve body, the via an inlet channel with the fuel injection valve connected is. Is between the two pressure rooms Wall of the bore formed a valve seat with a cooperates valve sealing surface formed on the valve member, so that by a longitudinal movement of the valve member in the bore, the two pressure chambers are connectable and so first valve is formed.
  • the valve member becomes direct moved by an electromagnet.
  • On the first Side of the second pressure chamber facing away from the pressure chamber is a formed further second ring land on the valve member, the with its end face with a flat valve seat with formation a second valve cooperates.
  • On this second one Ring web closes a cylindrical region of the valve member at, the annular space between the cylindrical Section of the valve member and the wall of the bore is connected to a leakage oil chamber.
  • valve seat in the bore and Valve member only one interacting with the valve seat Valve sealing surface must be formed.
  • a throttle section trained who with the control valve closed protrudes out of the hole into a first leak oil chamber.
  • the first leak oil chamber is, for example, via recesses connected to the second pressure chamber on the valve member.
  • the throttle section is immersed in the opening stroke movement of the control valve member into the hole and thus interrupts Passing one control stroke the connection of the second Pressure chamber with the leak oil chamber. Since the throttle section in the leakage oil space protrudes beyond the control valve body the control valve body and thus the entire control valve be built accordingly compact.
  • FIG. 1 shows the schematic structure of the entire fuel injection system
  • Figure 2 shows a longitudinal section through the invention Control valve
  • Figure 3 is an enlargement of Figure 2 in the area of the control valve member
  • Figure 4 another Embodiment of a control valve member
  • the figures 5a to 5e show different exemplary embodiments of control valve members in a sectional view along the line V-V of Figure 3 or Figure 4.
  • a fuel tank 1 is connected via a fuel line 3 to a high-pressure fuel pump 5, which pumps fuel under high pressure via a high-pressure line 7 into a high-pressure plenum 10.
  • a predetermined fuel pressure level is maintained in the high-pressure plenum 10 via a control device, not shown in the drawing.
  • four high-pressure lines 12 each lead to a fuel injection valve 15, a control valve 40 being arranged in the high-pressure line 12, which serves as a 3/2-way valve and which connects the fuel injection valve 15 either to the high-pressure manifold 10 or to a leak oil line 14, which Leakage oil line 14 is connected to the fuel tank 1 via a leakage oil system, not shown in the drawing.
  • the fuel injection valves 15 are constructed identically, and therefore only one fuel injection valve is shown in more detail by way of example in FIG. 1.
  • a valve body 17 one end of which protrudes into a combustion chamber 25 of an internal combustion engine (not shown in more detail)
  • a valve bore 18 is formed, in which a valve needle 19 is arranged to be longitudinally displaceable.
  • the valve needle 19 is sealingly guided in the valve bore 18 in a section facing away from the combustion chamber and tapers towards the combustion chamber 25 to form a pressure shoulder 20.
  • a valve sealing surface 33 is formed, which cooperates with a valve seat 31 on the end of the valve bore 18 on the combustion chamber side.
  • At least one injection opening 24 is formed in the valve seat 31, which connects the valve bore 18 to the combustion chamber 25 of the internal combustion engine.
  • a spring chamber 27 is formed in the valve body 17, in which a spring 28 is arranged under prestress, which presses the valve needle 19 with the valve sealing surface 33 against the valve seat 31.
  • a radial expansion of the valve bore 18 forms a high-pressure chamber 22 in the valve body 17, which is connected to the high-pressure line 12 via an inlet channel 21 and which extends around the valve needle 19 to the valve seat 31. If fuel is introduced into the high-pressure chamber 22 via the high-pressure line 12, there is a hydraulic force on the pressure shoulder 20 which is directed counter to the force of the spring 28.
  • the hydraulic force on the pressure shoulder 20 exceeds the force of the spring 28 and the valve needle 19 moves away from the combustion chamber and opens the injection openings 24 so that fuel is injected into the combustion chamber 25 of the internal combustion engine.
  • the fuel flowing past the valve needle 19 into the spring chamber 27 is discharged via a leak oil line 29.
  • the injection is ended in that the fuel supply is interrupted and thus the fuel pressure in the high-pressure chamber 22 drops below the opening pressure and the valve needle 19 is moved back into the closed position by the force of the spring 28.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the control valve 40 and FIG. 3 an enlarged representation of FIG Area of the valve member 42.
  • a control valve body 41 In a control valve body 41 is a bore 43 formed at one end in a first leak oil chamber 59 opens.
  • the first leak oil chamber 59 is in a connector body 47 formed against the control valve body 41 is clamped and to a leakage oil connection 58 is connected, via which the first leak oil chamber 59 with a leak oil system, not shown in the drawing connected is.
  • the bore 43 limited by a throttle body 51 in which a discharge throttle 54 is formed, the bore 43 with a connects second leak oil chamber 50, which second leak oil chamber 50 is also connected to the drain oil system.
  • the flow restrictor 54 can be closed by a sealing ball 52, which Sealing ball 52 with a magnet armature 48 of an electromagnet connected is.
  • a sealing ball 52 which Sealing ball 52 with a magnet armature 48 of an electromagnet connected is.
  • the sealing ball 52 either against the Valve member 42 opposite end of the flow restrictor 54 pressed or by an appropriate stroke movement from the outlet throttle lifted off so that the connection of the bore 43 with the second leak oil chamber 50 can be controlled electrically.
  • the bore 43 is stepped in diameter and tapers from a sealing section 143 facing the throttle body 51 to the connection body 47 to form a valve seat 77 and merges into a guide section 243 with a smaller diameter, the valve seat 77 being an annular shoulder on the wall of the bore 43 is formed.
  • a piston-shaped valve member 42 is arranged to be longitudinally displaceable and is sealingly guided in the sealing section 143 of the bore 43.
  • the valve member 42 tapers away from the throttle body 51 to form a valve sealing surface 75 which interacts with the valve seat 77.
  • valve member 42 is guided in the guide section 243 of the bore 43 and merges at its end facing away from the throttle body 51 into a cylindrical throttle section 70, which projects out of the bore 43 when the valve sealing surface 75 bears against the valve seat 77.
  • the edge of the throttle section 70 facing the control valve body 41 forms a control edge 72 and dips into the bore 43 during the opening stroke movement of the valve member 42.
  • a radial expansion of the bore 43 forms a first pressure chamber 60 in the control valve body 41, which surrounds the valve member 42 and is arranged between the sealing section 143 of the bore 43 and the valve seat 77.
  • the first pressure chamber 60 is hydraulically connected to the high-pressure collecting chamber 10 via a high-pressure connection 44 and a high-pressure line 12.
  • an annular groove is formed on the valve member 42, so that an opening pressure shoulder 68 pointing in the direction of the throttle body 51 and a closing pressure shoulder 69 pointing in the direction of the connecting body 47 are formed on the valve member 42, which is in the axial direction of the valve member 42, the projected area of the opening pressure shoulder 68 is larger than that of the closing pressure shoulder 69.
  • a control chamber 56 is formed between the end face 45 of the valve member 42 facing the throttle body 51 and the throttle body 51, into which the outlet throttle 54 opens.
  • the control chamber 56 is also connected to the first pressure chamber 60 via a longitudinal bore 64 extending in the axial direction in the valve member 42 and a transverse bore 66 separating the longitudinal bore 64.
  • a longitudinal bore 64 extending in the axial direction in the valve member 42
  • a transverse bore 66 separating the longitudinal bore 64.
  • a second pressure chamber 62 is formed between the wall of the bore 43 and the valve member 42, which is connected to the fuel injection valve 15 via a high-pressure channel 46 running in the control valve body 41 and a high-pressure line 12.
  • the second pressure chamber 62 is connected to the first leak oil chamber 59 via recesses 80 on the valve member 42, as long as the valve sealing surface 75 of the valve member 42 abuts the valve seat 77. In this position, the throttle section 70 of the valve member 42 protrudes out of the bore 43 into the first leak oil chamber 59 and the control edge 72 is outside the bore 43.
  • control stroke h a The axial distance between the control edge 72 of the throttle section 70 and the end of the bore 43 defines the control stroke h a , which is smaller than the total stroke h g of the valve member 42, so that the control edge 72 dips into the bore 43 before the valve member 42 has passed the total stroke h g .
  • the control valve works as follows: At the beginning of the injection process, the constant pressure in the high-pressure storage chamber 10 means that the same pressure is also present in the first pressure chamber 60, since this is connected to the high-pressure storage chamber 10 via the high-pressure connection 44 and the high-pressure line 12.
  • the solenoid valve is energized so that the sealing ball 52 closes the outlet throttle 54 against the second leak oil chamber 50.
  • the same pressure prevails in the control chamber 56 as in the pressure chamber 60, so that the valve member 42 is applied by hydraulic force to the end face 45 of the valve member 42 delimiting the control chamber 56 is pressed with the valve sealing surface 75 against the valve seat 77 and thereby closes the first pressure chamber 60 against the second pressure chamber 62.
  • the hydraulic forces on the pressure shoulders 68, 69 of the valve member 42 result in a resultant force in the opening direction of the valve member 42, ie in the direction of the throttle body 51, but this force is far less than the hydraulic force on the end face 45 of the valve member 42.
  • the opening stroke movement of the valve member 42 is initiated by lifting the sealing ball 52 from the opening of the outlet throttle 54 by suitable energization of the electromagnet, so that the control chamber 56 is connected to the second leakage oil chamber 50. Since the flow resistance of the longitudinal bore 64 and the transverse bore 66 is greater than the flow resistance of the outlet throttle 54, the fuel flows from the control chamber 56 into the second leakage oil chamber 50 faster than it can flow from the first pressure chamber 60, so that the fuel pressure in the control chamber 56 drops , This also reduces the hydraulic force on the end face 45 of the valve member 42 and the resulting hydraulic force acting in the opening direction of the valve member 42 on the two pressure shoulders 68 and 69 moves the valve member 42 towards the throttle body 51 until the end face 45 on it comes to rest, whereby the valve sealing surface 75 lifts off the valve seat 77 and connects the first pressure chamber 60 to the second pressure chamber 62.
  • the pressure build-up in the second pressure chamber 62 does not immediately take place in full at the start of the opening stroke movement of the valve member 42, since the second pressure chamber 62 is connected to the first leakage oil chamber 59 via the recesses 80, so that a large part of the inflowing fuel flows there. Only when in the course of the further longitudinal movement of the valve member 42 has the control stroke h a been traversed, that is to say the control edge 72 of the throttle section 70 has reached the guide section 243 of the bore 43, is the connection of the second pressure chamber 62 to the first leak oil chamber 59 throttled to such an extent that another Pressure build-up by fuel flowing from the first pressure chamber 60 takes place.
  • This delayed pressure build-up in the second pressure chamber 62 and thus also in the injection valve 15 can be used, for example, to carry out a pre-injection before the injection with full fuel pressure, which takes place with the lower fuel pressure and takes place before the throttle section 70 is immersed in the bore 43.
  • the fuel injection valve connected to the second pressure chamber 62 opens in the manner described above when the opening pressure is present in the second pressure chamber 62 and thus also in the high pressure chamber 22.
  • the end of the injection process is in turn initiated by the electromagnet, which closes the outlet throttle 54 by means of a suitable energization by means of the sealing ball 52.
  • Control valve 40 shown in longitudinal section.
  • the shape of the control valve body 41 corresponds to that in the figure 3, and also the function of the valve member 42 in bore 43 is identical to that in FIG. 3 shown, so that no further detailed description here the construction takes place.
  • the difference of that in figure 4 shown valve member 42 to that shown in Figure 3 is that between the throttle section 70 and the end of the recesses 80 facing the throttle section an annular groove 82 formed on the valve member 42 is.
  • the fuel flows from the second pressure chamber 62 into the first leak oil chamber 59 through one or more recesses on Valve member 42 so that the fuel flow in the area of Throttle section not evenly over the control edge 72 is running.
  • the fuel can pass through the annular groove 82 evenly over the entire circumference of the valve member 42 distribute and thus flow equally over the control edge, what a safe and reliable function of the valve member 42 ensures.
  • FIGS. 5a, 5b, 5c, 5d and 5e show sectional images along the line VV of FIG. 3 or FIG. 4 and represent different embodiments of the recesses 80.
  • the recesses 80 are designed as longitudinal grooves in the valve member 42, which one have an approximately parabolic cross section and are evenly distributed over the circumference. In addition to the six grooves shown in FIG. 5a, more or less many grooves can also be formed.
  • the recesses 80 are formed by grooves which have an arcuate cross section. In the figure, three such grooves are formed on the valve member 42, but more or fewer grooves can also be formed, which are preferably arranged uniformly distributed over the circumference.
  • the recesses 80 are formed on the valve member 42 by two flat, parallel cuts.
  • the cross-section of the connection from the second pressure chamber 62 to the first leakage oil chamber 59 can be set easily by means of these recesses which are very easy to produce.
  • Figure 5d shows the same recesses as Figure 5c, only here three flat sections are evenly distributed over the circumference.
  • FIG. 5e shows four flat sections, the opposite sections being parallel to one another.
  • Control valve 40 in the high pressure line 12 can be arranged as a separate element that is separate from the injection valve is built. But it can also be provided the control valve 40 and the injection valve 15 in one housing to train so that both form a unit.

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Abstract

The fuel injection unit for an internal combustion engine includes a piston-type valve element (42) installed in a bore (43) in the control valve body (41), forming a first valve to connect two pressure chambers (60,62). A second valve is constructed as a slide valve formed by a cylindrical end section of the valve element constructed as a throttling section and protruding into a first overflow oil chamber (59). The throttling section dips into the bore in the control valve body during an opening movement of the valve element after a part of the overall stroke.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen aus, wie es aus der Offenlegungsschrift DE 43 41 545 A1 bekannt ist. Bei einem solchen Kraftstoffeinspritzsystem wird aus einem Kraftstofftank mittels einer Hochdruckpumpe Kraftstoff in einen Hochdrucksammelraum gefördert, wo ein vorgegebener Kraftstoffhochdruck aufrechterhalten wird. Der Hochdrucksammelraum ist über Hochdruckleitungen mit wenigstens einem Kraftstoffeinspritzventil verbunden, durch das Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann. Die Einspritzventile sind dabei so ausgeführt, daß sie bei einem bestimmten anliegenden Öffnungsdruck in der Kraftstoffzuleitung öffnen, Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine einspritzen und beim Unterschreiten dieses Öffnungsdrucks wieder schließen. Um die einzelnen Einspritzungen zu steuern, ist in der Hochdruckleitung zwischen dem Hochdrucksammelraum und dem Kraftstoffeinspritzventil ein Steuerventil angeordnet. Das Steuerventil wird elektrisch betrieben und öffnet oder schließt die Verbindung vom Hochdrucksammelraum zum Kraftstoffeinspritzventil. Dadurch gibt das Steuerventil den Zeitpunkt der Einspritzung und über die Dauer der Einspritzung auch die Einspritzmenge des Kraftstoffs vor. Darüber hinaus kann durch eine entsprechende Ansteuerung des Steuerventils auch eine Einspritzverlaufsformung erreicht werden.The invention relates to a fuel injection system for Internal combustion engines from, as it is from the published application DE 43 41 545 A1 is known. With such a fuel injection system is made from a fuel tank by means of a High pressure fuel pump pumped into a high pressure plenum, where a given high fuel pressure is maintained becomes. The high pressure plenum is via high pressure lines connected to at least one fuel injection valve, through the fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine can be injected. The injectors are designed so that they are applied to a particular Open the opening pressure in the fuel supply line, Inject fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine and falling below this opening pressure again conclude. To control the individual injections is in the high pressure line between the high pressure plenum and a control valve is arranged in the fuel injection valve. The control valve is operated electrically and opens or closes the connection from the high pressure plenum to the fuel injector. This gives the control valve Time of injection and over the duration of the injection also the amount of fuel injected. About that can also by appropriate control of the control valve injection course shaping can also be achieved.

Das Steuerventil besteht dabei aus einem Steuerventilkörper, in dem eine Bohrung ausgebildet ist, in welcher Bohrung ein kolbenförmiges Ventilglied längsverschiebbar angeordnet ist. Zwischen der Wand der Bohrung und einer Ringnut im Ventilglied ist ein erster Druckraum im Steuerventilkörper ausgebildet, der mit dem Hochdrucksammelraum verbunden ist. In ähnlicher Art und Weise ist axial zum ersten Druckraum versetzt ein zweiter Druckraum im Steuerventilkörper ausgebildet, der über einen Zulaufkanal mit dem Kraftstoffeinspritzventil verbunden ist. Zwischen beiden Druckräumen ist an der Wand der Bohrung ein Ventilsitz ausgebildet, der mit einer am Ventilglied ausgebildeten Ventildichtfläche zusammenwirkt, so daß durch eine Längsbewegung des Ventilgliedes in der Bohrung die beiden Druckräume verbindbar sind und so ein erstes Ventil gebildet ist. Das Ventilglied wird dabei direkt durch einen Elektromagneten bewegt. An der dem ersten Druckraum abgewandten Seite des zweiten Druckraums ist ein weiterer zweiter Ringsteg am Ventilglied ausgebildet, der mit seiner Stirnseite mit einem Flachventilsitz unter Bildung eines zweiten Ventils zusammenwirkt. An diesen zweiten Ringsteg schließt sich ein zylinderförmiger Bereich des Ventilgliedes an, wobei der Ringraum zwischen dem zylinderförmigen Abschnitt des Ventilglieds und der Wand der Bohrung mit einem Leckölraum verbunden ist. Bei der Öffnungshubbewegung des Ventilglieds hebt die Ventildichtfläche des ersten Ringstegs vom Ventilsitz ab und verbindet so den ersten Druckraum mit dem zweiten Druckraum. Zu Beginn der Öffnungshubbewegung ist jedoch der zweite Druckraum über den Spalt zwischen dem zweiten Ringsteg und der Wand der Bohrung mit dem Leckölraum verbunden, so daß der Druckanstieg im zweiten Druckraum und somit auch im Kraftstoffeinspritzventil nur langsam erfolgt und so eine Einspritzverlaufsformung erreicht werden kann. Am Ende der Öffnungshubbewegung des Ventilgliedes kommt der zweite Ringsteg am Flachventilsitz zur Anlage und unterbricht die Verbindung des zweiten Druckraums zum Leckölraum, so daß der volle Druck der Kraftstoffzuleitung am Einspritzventil anliegt. Bei der Schließbewegung des Steuerventilglieds wird entsprechend zuerst der zweite Druckraum mit dem Leckölraum verbunden, ehe der erste Ringsteg mit seiner Ventildichtfläche am ersten Ventilsitz zur Anlage kommt. Hierdurch erhält man einen steileren und genauer definierten Abfall des Drucks im zweiten Druckraum und damit ein genauer definiertes und sauberes Ende der Einspritzung.The control valve consists of a control valve body, in which a hole is formed, in which hole a piston-shaped valve member is arranged to be longitudinally displaceable. Between the wall of the bore and an annular groove in the valve member a first pressure chamber is formed in the control valve body, which is connected to the high pressure plenum. In A similar way is axially offset from the first pressure chamber a second pressure chamber is formed in the control valve body, the via an inlet channel with the fuel injection valve connected is. Is between the two pressure rooms Wall of the bore formed a valve seat with a cooperates valve sealing surface formed on the valve member, so that by a longitudinal movement of the valve member in the bore, the two pressure chambers are connectable and so first valve is formed. The valve member becomes direct moved by an electromagnet. On the first Side of the second pressure chamber facing away from the pressure chamber is a formed further second ring land on the valve member, the with its end face with a flat valve seat with formation a second valve cooperates. On this second one Ring web closes a cylindrical region of the valve member at, the annular space between the cylindrical Section of the valve member and the wall of the bore is connected to a leakage oil chamber. During the opening stroke movement of the valve member lifts the valve sealing surface of the first Ring web from the valve seat and thus connects the first Pressure room with the second pressure room. At the beginning of the opening stroke movement however, is the second pressure space across the gap between the second ring land and the wall of the bore connected to the oil leakage chamber, so that the pressure increase in the second Pressure chamber and therefore only in the fuel injector takes place slowly and thus an injection curve is achieved can be. At the end of the opening stroke movement of the valve member the second ring land comes to the flat valve seat System and interrupts the connection of the second pressure chamber to the leakage oil chamber so that the full pressure of the fuel supply line is applied to the injection valve. When closing the Accordingly, the control valve member first becomes the second Pressure chamber connected to the drain oil chamber before the first ring land with its valve sealing surface on the first valve seat Facility is coming. This gives you a steeper and more precise defined drop in pressure in the second pressure chamber and thus a more precisely defined and clean end of injection.

Das bekannte Kraftstoffeinspritzsystem weist dabei jedoch den Nachteil auf, daß in der Bohrung zwei Ventilsitze ausgebildet werden müssen und entsprechend am Ventilglied zwei Ventildichtflächen. Dies ist aufwendig und damit kostenintensiv.However, the known fuel injection system has the disadvantage that two valve seats are formed in the bore must be and accordingly on the valve member two Valve sealing surfaces. This is complex and therefore expensive.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß in der Bohrung nur ein Ventilsitz und am Ventilglied nur eine mit dem Ventilsitz zusammenwirkende Ventildichtfläche ausgebildet werden muß. An dem dem ersten Druckraum abgewandten Ende des Ventilglieds ist ein Drosselabschnitt ausgebildet, der bei geschlossenem Steuerventil aus der Bohrung heraus in einen ersten Leckölraum ragt. Der erste Leckölraum ist dabei beispielsweise über Ausnehmungen am Ventilglied mit dem zweiten Druckraum verbunden. Bei der Öffnungshubbewegung des Steuerventilglieds taucht der Drosselabschnitt in die Bohrung ein und unterbricht so nach Durchfahren eines Absteuerhubs die Verbindung des zweiten Druckraums mit dem Leckölraum. Da der Drosselabschnitt in den Leckölraum über den Steuerventilkörper hinaus ragt, kann der Steuerventilkörper und damit das gesamte Steuerventil entsprechend kompakt gebaut werden.The fuel injection system according to the invention with the characteristic In contrast, features of claim 1 the advantage that only one valve seat in the bore and Valve member only one interacting with the valve seat Valve sealing surface must be formed. On the first End of the valve member facing away from the pressure chamber is a throttle section trained who with the control valve closed protrudes out of the hole into a first leak oil chamber. The The first leak oil chamber is, for example, via recesses connected to the second pressure chamber on the valve member. In the The throttle section is immersed in the opening stroke movement of the control valve member into the hole and thus interrupts Passing one control stroke the connection of the second Pressure chamber with the leak oil chamber. Since the throttle section in the leakage oil space protrudes beyond the control valve body the control valve body and thus the entire control valve be built accordingly compact.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung, ist die Verbindung des zweiten Druckraums zum Leckölraum durch Ausnehmungen am Ventilglied ausgebildet, die gleichmäßig über den Umfang des Ventilglieds verteilt sind. Hierdurch läßt sich in einfacher Weise jeder gewünschte Querschnitt der Verbindung zwischen dem zweiten Druckraum und dem Leckölraum einstellen, wobei der Querschnitt der Verbindung die Steilheit des Druckabfalls beim Schließen des Steuerventils bestimmt.In a first advantageous embodiment of the object of the invention, is the connection of the second pressure chamber to Leakage oil chamber formed by recesses on the valve member, which are evenly distributed over the circumference of the valve member are. In this way, any desired can be easily Cross section of the connection between the second pressure chamber and the leakage oil space, the cross section of the Connection the steepness of the pressure drop when closing the Control valve determined.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen dem Drosselabschnitt und den Ausnehmungen am Ventilglied eine am Ventilglied umlaufende Ringnut ausgebildet. Hierdurch wird der Kraftstofffluß aus dem zweiten Druckraum zum Leckölraum, der über die Ausnehmungen am Ventilglied vorbei fließt, wieder gleichmäßig über den Umfang des Ventilgliedes verteilt, was eine gleichmäßige Strömung des Kraftstoffs in den Leckölraum sicherstellt.In a further advantageous embodiment, between the throttle section and the recesses on the valve member circular groove formed on the valve member. hereby the fuel flow from the second pressure chamber to Leakage oil chamber that passes over the recesses at the valve member flows, again evenly over the circumference of the valve member distributed what a smooth flow of fuel in ensures the leakage oil chamber.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Zeichnung, der Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous configurations of the object the invention are the drawing, the description and the patent claims.

Zeichnungdrawing

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems dargestellt. Figur 1 zeigt den schematischen Aufbau des gesamten Kraftstoffeinspritzsystems, Figur 2 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Steuerventil, Figur 3 eine Vergrößerung von Figur 2 im Bereich des Steuerventilglieds, Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Steuerventilglieds und die Figuren 5a bis 5e verschiedene Ausführungsbeispiele von Steuerventilgliedern in einer Schnittansicht entlang der Linie V-V der Figur 3 beziehungsweise Figur 4.In the drawing is an embodiment of an inventive Fuel injection system shown. Figure 1 shows the schematic structure of the entire fuel injection system, Figure 2 shows a longitudinal section through the invention Control valve, Figure 3 is an enlargement of Figure 2 in the area of the control valve member, Figure 4 another Embodiment of a control valve member and the figures 5a to 5e show different exemplary embodiments of control valve members in a sectional view along the line V-V of Figure 3 or Figure 4.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

In Figur 1 ist schematisch der Aufbau des Kraftstoffeinspritzsystems dargestellt. Ein Kraftstofftank 1 ist über eine Kraftstoffleitung 3 mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe 5 verbunden, die Kraftstoff unter hohem Druck über eine Hochdruckleitung 7 in einen Hochdrucksammelraum 10 fördert. Über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Regeleinrichtung wird im Hochdrucksammelraum 10 ein vorgegebenes Kraftstoffdruckniveau aufrechterhalten. Vom Hochdrucksammelraum 10 führen vier Hochdruckleitungen 12 zu jeweils einem Kraftstoffeinspritzventil 15, wobei in der Hochdruckleitung 12 ein Steuerventil 40 angeordnet ist, das als 3/2-Wegeventil dient und das das Kraftstoffeinspritzventil 15 entweder mit dem Hochdrucksammelraum 10 oder mit einer Leckölleitung 14 verbindet, welche Leckölleitung 14 über ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Leckölsystem mit dem Kraftstofftank 1 verbunden ist. Die Kraftstoffeinspritzventile 15 sind identisch aufgebaut, und in der Figur 1 ist deshalb nur ein Kraftstoffeinspritzventil exemplarisch näher dargestellt. In einem Ventilkörper 17, dessen eines Ende bis in einen Brennraum 25 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine ragt, ist eine Ventilbohrung 18 ausgebildet, in der eine Ventilnadel 19 längsverschiebbar angeordnet ist. Die Ventilnadel 19 ist in einem brennraumabgewandten Abschnitt dichtend in der Ventilbohrung 18 geführt und verjüngt sich unter Bildung einer Druckschulter 20 dem Brennraum 25 zu. Am brennraumseitigen Ende der Ventilnadel 19 ist eine Ventildichtfläche 33 ausgebildet, die mit einem am brennraumseitigen Ende der Ventilbohrung 18 ausgebildeten Ventilsitz 31 zusammenwirkt. Im Ventilsitz 31 ist wenigstens eine Einspritzöffnung 24 ausgebildet, die die Ventilbohrung 18 mit dem Brennraum 25 der Brennkraftmaschine verbindet.
Am brennraumabgewandten Ende der Ventilnadel 19 ist im Ventilkörper 17 ein Federraum 27 ausgebildet, in dem eine Feder 28 unter Vorspannung angeordnet ist, die die Ventilnadel 19 mit der Ventildichtfläche 33 gegen den Ventilsitz 31 preßt. Durch eine radiale Erweiterung der Ventilbohrung 18 ist im Ventilkörper 17 ein Hochdruckraum 22 ausgebildet, der über einen Zulaufkanal 21 mit der Hochdruckleitung 12 verbunden ist und der sich die Ventilnadel 19 umgebend bis zum Ventilsitz 31 erstreckt. Wird Kraftstoff über die Hochdruckleitung 12 in den Hochdruckraum 22 eingeführt, so ergibt sich eine hydraulische Kraft auf die Druckschulter 20, die der Kraft der Feder 28 entgegen gerichtet ist. Bei einem bestimmten Öffnungsdruck übersteigt die hydraulische Kraft auf die Druckschulter 20 die Kraft der Feder 28 und die Ventilnadel 19 bewegt sich vom Brennraum weg und gibt die Einspritzöffnungen 24 frei, so daß Kraftstoff in den Brennraum 25 der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Der dabei in den Federraum 27 an der Ventilnadel 19 vorbei fließende Kraftstoff wird über eine Leckölleitung 29 abgeführt. Die Einspritzung wird dadurch beendet, daß die Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird und somit der Kraftstoffdruck im Hochdruckraum 22 unter den Öffnungsdruck abfällt und die Ventilnadel 19 durch die Kraft der Feder 28 zurück in die Schließstellung bewegt wird.The structure of the fuel injection system is shown schematically in FIG. A fuel tank 1 is connected via a fuel line 3 to a high-pressure fuel pump 5, which pumps fuel under high pressure via a high-pressure line 7 into a high-pressure plenum 10. A predetermined fuel pressure level is maintained in the high-pressure plenum 10 via a control device, not shown in the drawing. From the high-pressure manifold 10, four high-pressure lines 12 each lead to a fuel injection valve 15, a control valve 40 being arranged in the high-pressure line 12, which serves as a 3/2-way valve and which connects the fuel injection valve 15 either to the high-pressure manifold 10 or to a leak oil line 14, which Leakage oil line 14 is connected to the fuel tank 1 via a leakage oil system, not shown in the drawing. The fuel injection valves 15 are constructed identically, and therefore only one fuel injection valve is shown in more detail by way of example in FIG. 1. In a valve body 17, one end of which protrudes into a combustion chamber 25 of an internal combustion engine (not shown in more detail), a valve bore 18 is formed, in which a valve needle 19 is arranged to be longitudinally displaceable. The valve needle 19 is sealingly guided in the valve bore 18 in a section facing away from the combustion chamber and tapers towards the combustion chamber 25 to form a pressure shoulder 20. At the end of the valve needle 19 on the combustion chamber side, a valve sealing surface 33 is formed, which cooperates with a valve seat 31 on the end of the valve bore 18 on the combustion chamber side. At least one injection opening 24 is formed in the valve seat 31, which connects the valve bore 18 to the combustion chamber 25 of the internal combustion engine.
At the end of the valve needle 19 facing away from the combustion chamber, a spring chamber 27 is formed in the valve body 17, in which a spring 28 is arranged under prestress, which presses the valve needle 19 with the valve sealing surface 33 against the valve seat 31. A radial expansion of the valve bore 18 forms a high-pressure chamber 22 in the valve body 17, which is connected to the high-pressure line 12 via an inlet channel 21 and which extends around the valve needle 19 to the valve seat 31. If fuel is introduced into the high-pressure chamber 22 via the high-pressure line 12, there is a hydraulic force on the pressure shoulder 20 which is directed counter to the force of the spring 28. At a certain opening pressure, the hydraulic force on the pressure shoulder 20 exceeds the force of the spring 28 and the valve needle 19 moves away from the combustion chamber and opens the injection openings 24 so that fuel is injected into the combustion chamber 25 of the internal combustion engine. The fuel flowing past the valve needle 19 into the spring chamber 27 is discharged via a leak oil line 29. The injection is ended in that the fuel supply is interrupted and thus the fuel pressure in the high-pressure chamber 22 drops below the opening pressure and the valve needle 19 is moved back into the closed position by the force of the spring 28.

Die Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch das Steuerventil 40 und Figur 3 eine vergrößerte Darstellung der Figur 2 im Bereich des Ventilglieds 42. In einem Steuerventilkörper 41 ist eine Bohrung 43 ausgebildet, die an einem Ende in einen ersten Leckölraum 59 mündet. Der erste Leckölraum 59 ist in einem Anschlußkörper 47 ausgebildet, der gegen den Steuerventilkörper 41 verspannt ist und der an einen Leckölanschluß 58 angeschlossen ist, über den der erste Leckölraum 59 mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Leckölsystem verbunden ist. Am anderen Ende wird die Bohrung 43 durch einen Drosselkörper 51 begrenzt, in dem eine Ablaufdrossel 54 ausgebildet ist, die die Bohrung 43 mit einem zweiten Leckölraum 50 verbindet, welcher zweite Leckölraum 50 ebenfalls mit dem Leckölsystem verbunden ist. Die Ablaufdrossel 54 ist durch eine Dichtkugel 52 verschließbar, welche Dichtkugel 52 mit einem Magnetanker 48 eines Elektromagneten verbunden ist. Durch geeignetes Bestromen des Elektromagneten wird die Dichtkugel 52 entweder gegen das dem Ventilglied 42 abgewandte Ende der Ablaufdrossel 54 gepreßt oder durch eine entsprechende Hubbewegung von der Ablaufdrossel abgehoben, so daß die Verbindung der Bohrung 43 mit dem zweiten Leckölraum 50 elektrisch gesteuert werden kann.Figure 2 shows a longitudinal section through the control valve 40 and FIG. 3 an enlarged representation of FIG Area of the valve member 42. In a control valve body 41 is a bore 43 formed at one end in a first leak oil chamber 59 opens. The first leak oil chamber 59 is in a connector body 47 formed against the control valve body 41 is clamped and to a leakage oil connection 58 is connected, via which the first leak oil chamber 59 with a leak oil system, not shown in the drawing connected is. At the other end, the bore 43 limited by a throttle body 51 in which a discharge throttle 54 is formed, the bore 43 with a connects second leak oil chamber 50, which second leak oil chamber 50 is also connected to the drain oil system. The flow restrictor 54 can be closed by a sealing ball 52, which Sealing ball 52 with a magnet armature 48 of an electromagnet connected is. By suitably energizing the electromagnet the sealing ball 52 either against the Valve member 42 opposite end of the flow restrictor 54 pressed or by an appropriate stroke movement from the outlet throttle lifted off so that the connection of the bore 43 with the second leak oil chamber 50 can be controlled electrically.

Die Bohrung 43 ist im Durchmesser gestuft ausgebildet und verjüngt sich von einem dem Drosselkörper 51 zugewandten Dichtungsabschnitt 143 zum Anschlußkörper 47 hin unter Bildung eines Ventilsitzes 77 und geht in einen im Durchmesser kleineren Führungsabschnitt 243 über, wobei der Ventilsitz 77 als Ringschulter an der Wand der Bohrung 43 ausgebildet ist. In der Bohrung 43 ist ein kolbenförmiges Ventilglied 42 längsverschiebbar angeordnet, das im Dichtungsabschnitt 143 der Bohrung 43 dichtend geführt ist. Das Ventilglied 42 verjüngt sich vom Drosselkörper 51 weg unter Bildung einer Ventildichtfläche 75, die mit dem Ventilsitz 77 zusammenwirkt. Von der Ventildichtfläche 75 dem Drosselkörper 51 abgewandt ist das Ventilglied 42 im Führungsabschnitt 243 der Bohrung 43 geführt und geht an seinem dem Drosselkörper 51 abgewandten Ende in einen zylinderförmigen Drosselabschnitt 70 über, der bei Anlage der Ventildichtfläche 75 am Ventilsitz 77 aus der Bohrung 43 hinausragt. Die dem Steuerventilkörper 41 zugewandte Kante des Drosselabschnitts 70 bildet eine Absteuerkante 72 und taucht bei der Öffnungshubbewegung des Ventilglieds 42 in die Bohrung 43 ein.
Durch eine radiale Erweiterung der Bohrung 43 ist im Steuerventilkörper 41 ein erster Druckraum 60 ausgebildet, der das Ventilglied 42 umgibt und zwischen dem Dichtungsabschnitt 143 der Bohrung 43 und dem Ventilsitz 77 angeordnet ist. Der erste Druckraum 60 ist über einen Hochdruckanschluß 44 und eine Hochdruckleitung 12 hydraulisch mit dem Hochdrucksammelraum 10 verbunden. Im Bereich des ersten Druckraums 60 ist am Ventilglied 42 eine Ringnut ausgebildet, so daß eine in Richtung des Drosselkörpers 51 weisende, öffnende Druckschulter 68 und eine in Richtung des Anschlußkörpers 47 weisende, schließende Druckschulter 69 am Ventilglied 42 ausgebildet ist, wobei die in axialer Richtung des Ventilglieds 42 projizierte Fläche der öffnenden Druckschulter 68 größer ist als die der schließenden Druckschulter 69.
Zwischen der dem Drosselkörper 51 zugewandten Stirnseite 45 des Ventilglieds 42 und dem Drosselkörper 51 ist ein Steuerraum 56 ausgebildet, in den die Ablaufdrossel 54 mündet. Der Steuerraum 56 ist darüber hinaus über eine im Ventilglied 42 in axialer Richtung verlaufende Längsbohrung 64 und eine die Längsbohrung 64 scheidende Querbohrung 66 mit dem ersten Druckraum 60 verbunden. In Schließstellung des Ventilglieds 42, das ist, wenn die Ventildichtfläche 75 am Ventilsitz 77 anliegt, weist die dem Drosselkörper 51 zugewandte Stirnseite des Ventilglieds 42 einen axialen Abstand zum Drosselkörper 51 auf, der den Gesamthub hg des Ventilglieds 42 definiert.The bore 43 is stepped in diameter and tapers from a sealing section 143 facing the throttle body 51 to the connection body 47 to form a valve seat 77 and merges into a guide section 243 with a smaller diameter, the valve seat 77 being an annular shoulder on the wall of the bore 43 is formed. In the bore 43, a piston-shaped valve member 42 is arranged to be longitudinally displaceable and is sealingly guided in the sealing section 143 of the bore 43. The valve member 42 tapers away from the throttle body 51 to form a valve sealing surface 75 which interacts with the valve seat 77. Averted from the valve sealing surface 75 to the throttle body 51, the valve member 42 is guided in the guide section 243 of the bore 43 and merges at its end facing away from the throttle body 51 into a cylindrical throttle section 70, which projects out of the bore 43 when the valve sealing surface 75 bears against the valve seat 77. The edge of the throttle section 70 facing the control valve body 41 forms a control edge 72 and dips into the bore 43 during the opening stroke movement of the valve member 42.
A radial expansion of the bore 43 forms a first pressure chamber 60 in the control valve body 41, which surrounds the valve member 42 and is arranged between the sealing section 143 of the bore 43 and the valve seat 77. The first pressure chamber 60 is hydraulically connected to the high-pressure collecting chamber 10 via a high-pressure connection 44 and a high-pressure line 12. In the area of the first pressure chamber 60, an annular groove is formed on the valve member 42, so that an opening pressure shoulder 68 pointing in the direction of the throttle body 51 and a closing pressure shoulder 69 pointing in the direction of the connecting body 47 are formed on the valve member 42, which is in the axial direction of the valve member 42, the projected area of the opening pressure shoulder 68 is larger than that of the closing pressure shoulder 69.
A control chamber 56 is formed between the end face 45 of the valve member 42 facing the throttle body 51 and the throttle body 51, into which the outlet throttle 54 opens. The control chamber 56 is also connected to the first pressure chamber 60 via a longitudinal bore 64 extending in the axial direction in the valve member 42 and a transverse bore 66 separating the longitudinal bore 64. In the closed position of the valve member 42, that is, when the valve sealing surface 75 abuts the valve seat 77, the end face of the valve member 42 facing the throttle body 51 has an axial distance from the throttle body 51, which defines the total stroke h g of the valve member 42.

Zwischen dem Ventilsitz 77 und dem Führungsabschnitt 243 der Bohrung 43 ist zwischen der Wand der Bohrung 43 und dem Ventilglied 42 ein zweiter Druckraum 62 ausgebildet, der über einen im Steuerventilkörper 41 verlaufenden Hochdruckkanal 46 und eine Hochdruckleitung 12 mit dem Kraftstoffeinspritzventil 15 verbunden ist. Der zweite Druckraum 62 ist über Ausnehmungen 80 am Ventilglied 42 mit dem ersten Leckölraum 59 verbunden, solange die Ventildichtfläche 75 des Ventilglieds 42 am Ventilsitz 77 anliegt. Der Drosselabschnitt 70 des Ventilglieds 42 ragt in dieser Stellung aus der Bohrung 43 heraus in den ersten Leckölraum 59 und die Absteuerkante 72 ist außerhalb der Bohrung 43. Der axiale Abstand der Absteuerkante 72 des Drosselabschnitts 70 zum Ende der Bohrung 43 definiert den Absteuerhub ha, der kleiner ist als der Gesamthub hg des Ventilglieds 42, so daß die Absteuerkante 72 in die Bohrung 43 eintaucht, ehe das Ventilglied 42 den Gesamthub hg durchfahren hat.Between the valve seat 77 and the guide section 243 of the bore 43, a second pressure chamber 62 is formed between the wall of the bore 43 and the valve member 42, which is connected to the fuel injection valve 15 via a high-pressure channel 46 running in the control valve body 41 and a high-pressure line 12. The second pressure chamber 62 is connected to the first leak oil chamber 59 via recesses 80 on the valve member 42, as long as the valve sealing surface 75 of the valve member 42 abuts the valve seat 77. In this position, the throttle section 70 of the valve member 42 protrudes out of the bore 43 into the first leak oil chamber 59 and the control edge 72 is outside the bore 43. The axial distance between the control edge 72 of the throttle section 70 and the end of the bore 43 defines the control stroke h a , which is smaller than the total stroke h g of the valve member 42, so that the control edge 72 dips into the bore 43 before the valve member 42 has passed the total stroke h g .

Die Funktionsweise des Steuerventils ist wie im folgenden dargestellt: Zu Beginn des Einspritzvorgangs liegt durch den konstanten Druck im Hochdruckspeicherraum 10 auch im ersten Druckraum 60 derselbe Druck an, da dieser über den Hochdruckanschluß 44 und die Hochdruckleitung 12 mit dem Hochdruckspeicherraum 10 verbunden ist. Das Magnetventil ist so bestromt, daß die Dichtkugel 52 die Ablaufdrossel 54 gegen den zweiten Leckölraum 50 verschließt. Durch die Verbindung des ersten Druckraums 60 mit dem Steuerraum 56 über die Querbohrung 66 und die Längsbohrung 64 herrscht im Steuerraum 56 derselbe Druck wie im Druckraum 60, so daß das Ventilglied 42 durch die hydraulische Kraft auf die den Steuerraum 56 begrenzende Stirnseite 45 des Ventilglieds 42 mit der Ventildichtfläche 75 gegen den Ventilsitz 77 gepreßt wird und dadurch den ersten Druckraum 60 gegen den zweiten Druckraum 62 verschließt. Die hydraulischen Kräfte auf die Druckschultern 68,69 des Ventilglieds 42 ergeben eine resultierende Kraft in Öffnungsrichtung des Ventilglieds 42, also in Richtung auf den Drosselkörper 51, jedoch ist diese Kraft weit geringer als die hydraulische Kraft auf die Stirnseite 45 des Ventilglieds 42. Die Öffnungshubbewegung des Ventilglieds 42 wird dadurch eingeleitet, daß durch eine geeignete Bestromung des Elektromagneten die Dichtkugel 52 von der Öffnung der Ablaufdrossel 54 abhebt, so daß der Steuerraum 56 mit dem zweiten Leckölraum 50 verbunden wird. Da der Durchflußwiderstand der Längsbohrung 64 und der Querbohrung 66 größer ist als der Durchflußwiderstand der Ablaufdrossel 54, fließt der Kraftstoff aus dem Steuerraum 56 schneller in den zweiten Leckölraum 50 als er aus dem ersten Druckraum 60 nachströmen kann, so daß der Kraftstoffdruck im Steuerraum 56 abfällt. Dadurch vermindert sich auch die hydraulische Kraft auf die Stirnseite 45 des Ventilglieds 42 und die in Öffnungsrichtung des Ventilglieds 42 wirkende resultierende hydraulische Kraft auf die beiden Druckschultern 68 und 69 bewegt das Ventilglied 42 auf den Drosselkörper 51 zu, bis es mit der Stirnseite 45 an diesem zur Anlage kommt, wodurch die Ventildichtfläche 75 vom Ventilsitz 77 abhebt und den ersten Druckraum 60 mit dem zweiten Druckraum 62 verbindet. Der Druckaufbau im zweiten Druckraum 62 findet zu Beginn der Öffnungshubbewegung des Ventilglieds 42 nicht sofort in vollem Umfang statt, da der zweite Druckraum 62 über die Ausnehmungen 80 mit dem ersten Leckölraum 59 verbunden ist, so daß ein Großteil des einfließenden Kraftstoffs dorthin abfließt. Erst wenn im Zuge der weiteren Längsbewegung des Ventilglieds 42 der Absteuerhub ha durchfahren ist, also die Absteuerkante 72 des Drosselabschnitts 70 den Führungsabschnitt 243 der Bohrung 43 erreicht hat, wird die Verbindung des zweiten Druckraums 62 zum ersten Leckölraum 59 soweit gedrosselt, daß ein weiterer Druckaufbau durch aus dem ersten Druckraum 60 nachfließenden Kraftstoff stattfindet. Diesen verzögerten Druckaufbau im zweiten Druckraum 62 und damit auch im Einspritzventil 15 kann beispielsweise dafür genutzt werden, vor der Einspritzung mit vollem Kraftstoffdruck eine Voreinspritzung vorzunehmen, die mit dem geringeren Kraftstoffdruck erfolgt und vor dem Eintauchen des Drosselabschnitts 70 in die Bohrung 43 stattfindet. Das mit dem zweiten Druckraum 62 verbundene Kraftstoffeinspritzventil öffnet in der oben beschriebenen Art und Weise, wenn im zweiten Druckraum 62 und damit auch im Hochdruckraum 22 der Öffnungsdruck anliegt.
Das Ende des Einspritzvorgangs wird wiederum durch den Elektromagneten eingeleitet, der durch eine geeignete Bestromung mittels der Dichtkugel 52 die Ablaufdrossel 54 verschließt. Durch den aus dem ersten Druckraum 60 über die Querbohrung 66 und die Längsbohrung 64 in den Steuerraum 56 zufließenden Kraftstoff baut sich im Steuerraum 56 der gleiche Druck wie im ersten Druckraum 60 auf, und das Ventilglied 42 wird durch die hydraulische Kraft auf die Stirnseite 45 vom Drosselkörper 51 weg bewegt. Sobald im Zuge dieser Schließbewegung des Ventilglieds 42 der Drosselabschnitt 70 aus dem Führungsabschnitt 243 austaucht, wird der zweite Druckraum 62 mit dem ersten Leckölraum 59 verbunden, wodurch der Kraftstoffdruck im zweiten Druckraum 62 steil abfällt. Hierdurch wird ein sauberes und schnelles Schließen des Steuerventils 40 erreicht, da die hydraulische Kraft auf die Ventildichtfläche 75 der hydraulischen Schließkraft auf die Stirnseite 45 des Ventilglieds 42 in weit geringerem Maße entgegenwirkt. Der Druckabfall im zweiten Druckraum 62 bei der Schließbewegung des Ventilglieds 42 läßt sich über den Querschnitt und die Länge der Ausnehmungen 80 bestimmen und so genau an die entsprechenden Erfordernisse anpassen.The control valve works as follows: At the beginning of the injection process, the constant pressure in the high-pressure storage chamber 10 means that the same pressure is also present in the first pressure chamber 60, since this is connected to the high-pressure storage chamber 10 via the high-pressure connection 44 and the high-pressure line 12. The solenoid valve is energized so that the sealing ball 52 closes the outlet throttle 54 against the second leak oil chamber 50. By connecting the first pressure chamber 60 to the control chamber 56 via the transverse bore 66 and the longitudinal bore 64, the same pressure prevails in the control chamber 56 as in the pressure chamber 60, so that the valve member 42 is applied by hydraulic force to the end face 45 of the valve member 42 delimiting the control chamber 56 is pressed with the valve sealing surface 75 against the valve seat 77 and thereby closes the first pressure chamber 60 against the second pressure chamber 62. The hydraulic forces on the pressure shoulders 68, 69 of the valve member 42 result in a resultant force in the opening direction of the valve member 42, ie in the direction of the throttle body 51, but this force is far less than the hydraulic force on the end face 45 of the valve member 42. The opening stroke movement of the valve member 42 is initiated by lifting the sealing ball 52 from the opening of the outlet throttle 54 by suitable energization of the electromagnet, so that the control chamber 56 is connected to the second leakage oil chamber 50. Since the flow resistance of the longitudinal bore 64 and the transverse bore 66 is greater than the flow resistance of the outlet throttle 54, the fuel flows from the control chamber 56 into the second leakage oil chamber 50 faster than it can flow from the first pressure chamber 60, so that the fuel pressure in the control chamber 56 drops , This also reduces the hydraulic force on the end face 45 of the valve member 42 and the resulting hydraulic force acting in the opening direction of the valve member 42 on the two pressure shoulders 68 and 69 moves the valve member 42 towards the throttle body 51 until the end face 45 on it comes to rest, whereby the valve sealing surface 75 lifts off the valve seat 77 and connects the first pressure chamber 60 to the second pressure chamber 62. The pressure build-up in the second pressure chamber 62 does not immediately take place in full at the start of the opening stroke movement of the valve member 42, since the second pressure chamber 62 is connected to the first leakage oil chamber 59 via the recesses 80, so that a large part of the inflowing fuel flows there. Only when in the course of the further longitudinal movement of the valve member 42 has the control stroke h a been traversed, that is to say the control edge 72 of the throttle section 70 has reached the guide section 243 of the bore 43, is the connection of the second pressure chamber 62 to the first leak oil chamber 59 throttled to such an extent that another Pressure build-up by fuel flowing from the first pressure chamber 60 takes place. This delayed pressure build-up in the second pressure chamber 62 and thus also in the injection valve 15 can be used, for example, to carry out a pre-injection before the injection with full fuel pressure, which takes place with the lower fuel pressure and takes place before the throttle section 70 is immersed in the bore 43. The fuel injection valve connected to the second pressure chamber 62 opens in the manner described above when the opening pressure is present in the second pressure chamber 62 and thus also in the high pressure chamber 22.
The end of the injection process is in turn initiated by the electromagnet, which closes the outlet throttle 54 by means of a suitable energization by means of the sealing ball 52. Due to the fuel flowing into the control chamber 56 from the first pressure chamber 60 via the transverse bore 66 and the longitudinal bore 64, the same pressure builds up in the control chamber 56 as in the first pressure chamber 60, and the valve member 42 is moved to the end face 45 by the hydraulic force Throttle body 51 moved away. As soon as the throttle section 70 emerges from the guide section 243 in the course of this closing movement of the valve member 42, the second pressure chamber 62 is connected to the first leak oil chamber 59, as a result of which the fuel pressure in the second pressure chamber 62 drops steeply. This results in a clean and quick closing of the control valve 40, since the hydraulic force on the valve sealing surface 75 counteracts the hydraulic closing force on the end face 45 of the valve member 42 to a much lesser extent. The pressure drop in the second pressure chamber 62 during the closing movement of the valve member 42 can be determined via the cross section and the length of the recesses 80 and can thus be adapted precisely to the corresponding requirements.

In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuerventils 40 im Längsschnitt dargestellt. Die Form des Steuerventilkörpers 41 entspricht der in Figur 3 dargestellten, und ebenso ist die Funktion des Ventilglieds 42 in der Bohrung 43 identisch mit dem in Figur 3 dargestellten, so daß hier keine weitere detaillierte Beschreibung des Aufbaus erfolgt. Der Unterschied des in Figur 4 dargestellten Ventilglieds 42 zu dem in Figur 3 gezeigten besteht darin, daß zwischen dem Drosselabschnitt 70 und dem dem Drosselabschnitt zugewandten Ende der Ausnehmungen 80 eine am Ventilglied 42 umlaufende Ringnut 82 ausgebildet ist. Der Kraftstoff fließt vom zweiten Druckraum 62 in den ersten Leckölraum 59 durch eine oder mehrere Ausnehmungen am Ventilglied 42, so daß der Kraftstoffstrom im Bereich des Drosselabschnitts nicht gleichmäßig über die Absteuerkante 72 läuft. Durch die Ringnut 82 kann sich der Kraftstoff gleichmäßig über den gesamten Umfang des Ventilglieds 42 verteilen und so die Absteuerkante ebenso gleichmäßig überströmen, was eine sichere und zuverlässige Funktion des Ventilglieds 42 sicherstellt.In Figure 4 is another embodiment of the invention Control valve 40 shown in longitudinal section. The shape of the control valve body 41 corresponds to that in the figure 3, and also the function of the valve member 42 in bore 43 is identical to that in FIG. 3 shown, so that no further detailed description here the construction takes place. The difference of that in figure 4 shown valve member 42 to that shown in Figure 3 is that between the throttle section 70 and the end of the recesses 80 facing the throttle section an annular groove 82 formed on the valve member 42 is. The fuel flows from the second pressure chamber 62 into the first leak oil chamber 59 through one or more recesses on Valve member 42 so that the fuel flow in the area of Throttle section not evenly over the control edge 72 is running. The fuel can pass through the annular groove 82 evenly over the entire circumference of the valve member 42 distribute and thus flow equally over the control edge, what a safe and reliable function of the valve member 42 ensures.

In den Figuren 5a, 5b, 5c, 5d und 5e sind Schnittbilder entlang der Linie V-V der Figur 3 oder Figur 4 gezeigt und stellen verschiedene Ausführungsformen der Ausnehmungen 80 dar. In Figur 5a sind die Ausnehmungen 80 als Längsnuten im Ventilglied 42 ausgeführt, die einen in etwa parabolischen Querschnitt aufweisen und die gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Neben den sechs in der Figur 5a dargestellten Nuten können auch mehr oder weniger viele Nuten ausgebildet sein.
In Figur 5b sind die Ausnehmungen 80 durch Nuten gebildet, die einen kreisbogenförmigen Querschnitt aufweisen. In der Abbildung sind drei solcher Nuten am Ventilglied 42 ausgebildet, es können aber auch mehr oder weniger viele Nuten ausgebildet sein, die vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind.
In Figur 5c sind die Ausnehmungen 80 am Ventilglied 42 durch zwei flache, zueinander parallele Abschliffe ausgebildet. Es läßt sich durch diese sehr einfach herzustellenden Ausnehmungen der Querschnitt der Verbindung vom zweiten Druckraum 62 zum ersten Leckölraum 59 problemlos einstellen.
Figur 5d zeigt die gleichen Ausnehmungen wie Figur 5c, nur sind hier drei flache Abschliffe gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet. Entsprechend zeigt Figur 5e vier flache Abschliffe, wobei die gegenüberliegenden Abschliffe zueinander parallel sind.FIGS. 5a, 5b, 5c, 5d and 5e show sectional images along the line VV of FIG. 3 or FIG. 4 and represent different embodiments of the recesses 80. In FIG. 5a, the recesses 80 are designed as longitudinal grooves in the valve member 42, which one have an approximately parabolic cross section and are evenly distributed over the circumference. In addition to the six grooves shown in FIG. 5a, more or less many grooves can also be formed.
In Figure 5b, the recesses 80 are formed by grooves which have an arcuate cross section. In the figure, three such grooves are formed on the valve member 42, but more or fewer grooves can also be formed, which are preferably arranged uniformly distributed over the circumference.
In Figure 5c, the recesses 80 are formed on the valve member 42 by two flat, parallel cuts. The cross-section of the connection from the second pressure chamber 62 to the first leakage oil chamber 59 can be set easily by means of these recesses which are very easy to produce.
Figure 5d shows the same recesses as Figure 5c, only here three flat sections are evenly distributed over the circumference. Correspondingly, FIG. 5e shows four flat sections, the opposite sections being parallel to one another.

Wie in Figur 1 dargestellt kann es vorgesehen sein, das erfindungsgemäße Steuerventil 40 in der Hochdruckleitung 12 als separates Element anzuordnen, das getrennt vom Einspritzventil gebaut ist. Es kann aber auch vorgesehen sein, das Steuerventil 40 und das Einspritzventil 15 in einem Gehäuse auszubilden, so daß beide eine Einheit bilden.As shown in Figure 1, it can be provided that the invention Control valve 40 in the high pressure line 12 to be arranged as a separate element that is separate from the injection valve is built. But it can also be provided the control valve 40 and the injection valve 15 in one housing to train so that both form a unit.

Claims (6)

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Hochdrucksammelraum (10), der über eine Hochdruckleitung (12) mit wenigstens einem Kraftstoffeinspritzventil (15) verbunden ist, wobei in der Hochdruckleitung (12) ein Steuerventil (40) angeordnet ist, das eine in einem Steuerventilkörper (41) ausgebildete Bohrung (43) und ein darin längsverschiebbar angeordnetes, kolbenförmiges Ventilglied (42) umfaßt, wobei zwischen der Wand der Bohrung (43) und dem Ventilglied (42) ein erster Druckraum (60) und dazu axial versetzt ein zweiter Druckraum (62) ausgebildet sind, welcher erste Druckraum (60) mit dem Hochdrucksammelraum (10) und welcher zweite Druckraum (62) mit dem Kraftstoffeinspritzventil (15) verbunden ist, wobei das Ventilglied (42) mit der Bohrung (43) ein erstes Ventil bildet, durch das die Verbindung der beiden Druckräume (60; 62) durch eine Längsbewegung zwischen einer Öffnungs- und einer Schließposition gesteuert wird, welche Positionen den Gesamthub (hg) begrenzen, und einem ersten Leckölraum (59), in den die Bohrung (43) mündet, mit einem zwischen dem Ventilglied (42) und der Wand der Bohrung (43) ausgebildeten Kanal, wobei das Ventilglied (42) am leckölseitigen Ende des Kanals mit der Bohrung (43) ein zweites Ventil bildet, welches in Schließstellung des ersten Ventils den Kanal öffnet und so den zweiten Druckraum (62) mit dem ersten Leckölraum (59) verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil als Schieberventil ausgebildet ist, welches durch einen zylindrischen, in den ersten Leckölraum (59) ragenden, als Drosselabschnitt (70) ausgebildeten Endabschnitt des Ventilglieds (42) gebildet wird, welcher Drosselabschnitt (70) bei der Öffnungshubbewegung des Ventilglieds (42) nach einem Teil des Gesamthubs (hg) dichtend in die Bohrung (43) eintaucht.Fuel injection device for internal combustion engines with a high-pressure plenum (10), which is connected via a high-pressure line (12) to at least one fuel injection valve (15), a control valve (40) being arranged in the high-pressure line (12), one in a control valve body (41) formed bore (43) and a longitudinally displaceably arranged, piston-shaped valve member (42), wherein between the wall of the bore (43) and the valve member (42) a first pressure chamber (60) and axially offset a second pressure chamber (62) is formed which first pressure chamber (60) is connected to the high-pressure accumulation chamber (10) and which second pressure chamber (62) is connected to the fuel injection valve (15), the valve member (42) forming a first valve with the bore (43) through which the Connection of the two pressure chambers (60; 62) is controlled by a longitudinal movement between an open and a closed position, which positions the total stroke (h g ), and a first leak oil chamber (59) into which the bore (43) opens, with a channel formed between the valve member (42) and the wall of the bore (43), the valve member (42) at the leak oil end of the channel forms a second valve with the bore (43), which opens the channel in the closed position of the first valve and thus connects the second pressure chamber (62) to the first leak oil chamber (59), characterized in that the second valve is designed as a slide valve, which is formed by a cylindrical end section of the valve member (42) projecting into the first leak oil chamber (59) and designed as a throttle section (70), which throttle section (70) during the opening stroke movement of the valve member (42) after a part of the total stroke (h g ) immersed in the bore (43). Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung in einem Steuerventilkörper (41) ausgebildet ist, der mit seiner ebenen Stirnfläche am Austritt der Bohrung (43) eine Steuerkante (73) bildet, die mit einer am Endabschnitt des Ventilglieds (42) parallel zur Steuerkante (73) ausgebildeten Absteuerkante (72) zusammenwirkt und leckölseitig den Kanal begrenzt.Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the bore is formed in a control valve body (41) which, with its flat end face at the outlet of the bore (43), forms a control edge (73) which is parallel to one at the end section of the valve member (42) to the control edge (73) formed control edge (72) interacts and limits the channel on the leakage oil side. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal durch Ausnehmungen (80) am Ventilglied (42) gebildet ist.Fuel injection device according to claim 1, characterized in that the channel is formed by recesses (80) on the valve member (42). Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (80) als Längsnuten ausgebildet sind, die vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang des Ventilglieds (43) angeordnet sind.Fuel injection device according to Claim 3, characterized in that the recesses (80) are designed as longitudinal grooves which are preferably arranged uniformly over the circumference of the valve member (43). Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal durch Ausnehmungen an der Wand der Bohrung (43) gebildet ist, welche Ausnehmungen mit wenigstens einer Ausnehmung am Ventilglied (42) ständig verbunden sind.Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the channel is formed by recesses on the wall of the bore (43), which recesses are permanently connected to at least one recess on the valve member (42). Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Ausnehmung am Ventilglied (42) als Ringnut (82) ausgebildet ist.Fuel injection device according to Claim 5, characterized in that the at least one recess on the valve member (42) is designed as an annular groove (82).
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