DE19528807C2

DE19528807C2 - Fuel injection valve with integrated pump

Info

Publication number: DE19528807C2
Application number: DE1995128807
Authority: DE
Inventors: Gerd-Uwe Dahlmann
Original assignee: DAHLMANN GERD UWE
Current assignee: DAHLMANN GERD UWE
Priority date: 1995-08-05
Filing date: 1995-08-05
Publication date: 2000-06-08
Anticipated expiration: 2015-08-06
Also published as: DE19528807A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoff-Einspritzventil mit inte grierter Pumpe, mit einer Kraftstoff-Ansaugleitung, einem magne tisch steuerbaren Pumpenglied, einer radial außerhalb des Pum penglieds angeordneten und dieses steuernden Magnetspule, einer durch eine Düsennadel verschließbaren Düsenöffnung und einer im Arbeitshub des Pumpenglieds wirksamen Anordnung zum Ausstoßen von Kraftstoff durch die Düsenöffnung, wobei nachströmender Kraftstoff während des Arbeitshubs des Pumpenglieds in einen Sammelraum des Pumpenglieds förderbar ist und während des Rück stellhubs Kraftstoff aus dem Sammelraum des Pumpenglieds in ei nen Füllraum der Düse förderbar ist.The invention relates to a fuel injector with inte pump, with a fuel intake line, a magne table-controllable pump element, one radially outside the pump arranged and controlling this magnetic coil, one by a nozzle needle closable nozzle opening and an in Working stroke of the pump member effective arrangement for ejection of fuel through the nozzle opening, with subsequent flow Fuel into one during the working stroke of the pump member Collecting space of the pump member is conveyable and during the return Stellhubs fuel from the collecting area of the pump member in egg NEN filling space of the nozzle is conveyable.

Üblicherweise werden bei Verbrennungsmotoren, insbesondere Ben zinmotoren, Einspritzdüse und die den Einspritzdruck produzie rende Pumpe als getrennte Bauteile ausgebildet und über Kraft stoffleitungen miteinander verbunden. Verschiedene Ausführungs formen solcher Anordnungen sind beispielsweise der DE 42 06 817 C2 zu entnehmen. Dieselbe Druckschrift offenbart auch eine An ordnung aus Einspritzdüse und Pumpe, die in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Ein beweglich in dem Gehäuse gela gerter Pumpenkolben wird dabei von einer ihn umgebenden Magnet spule gesteuert, die so angeordnet ist, daß der Pumpenkolben durch einen Stromfluß durch die Magnetspule in die Magnetspule hineingezogen wird und dabei seinen Arbeitshub gegen die Kraft einer Rückstellfeder ausübt. Der Pumpenkolben schließt unmittel bar an die mit einem Rückschlagventil versehen Ansaugleitung an und weist einen Sammelraum an seinem äußeren Umfang auf. Während des Arbeitshubs wird der Sammelraum mit neuem Kraftstoff ge füllt, wobei eine Verbindung zu einer zentralen Bohrung des Pum penkolbens hergestellt wird. Der Pumpenkolben ist zweiteilig mit einem Ankerteil und einer als Förderkolben wirksamen, hohlzylin drischen Ventilanordnung ausgebildet, die der Dosierung der ein zuspritzenden Kraftstoffmenge dient. Nach Aufbau eines gewissen Drucks während des Arbeitshubs des Pumpenkolbens öffnet die Dü sennadel, und der Kraftstoff wird unter Druck aus der Düsenöff nung ausgespritzt. Für bestimmte, nicht näher definierte Anwen dungsfälle kann die magnetische Steuerung des Pumpenkolbens auch während des Rückstellhubes erfolgen, so daß der Arbeitshub durch die Feder bewirkt wird.Usually in internal combustion engines, especially Ben Zinmotoren, injector and the produzie the injection pressure rende pump designed as separate components and by force fabric lines connected to each other. Different execution Forms of such arrangements are, for example, DE 42 06 817 Take C2. The same document also discloses an An arrangement of injection nozzle and pump, which in one Housing are housed. A movable in the housing The pump piston is driven by a magnet surrounding it Coil controlled, which is arranged so that the pump piston by a current flow through the solenoid into the solenoid is drawn in while doing his work stroke against the force a return spring. The pump piston closes immediately bar to the suction line provided with a check valve and has a collecting space on its outer periphery. While the working stroke, the collecting area is ge with new fuel fills, connecting to a central bore of the pump is manufactured. The pump piston is in two parts an anchor part and a hollow cylin effective as a delivery piston Drischen valve assembly formed, the dosing of a injected fuel quantity is used. After building a certain Pressure during the working stroke of the pump piston opens the nozzle sennadel, and the fuel is under pressure from the nozzle opening sprayed out. For certain, unspecified users The magnetic control of the pump piston can also be used in these cases done during the reset stroke, so that the working stroke through the spring is effected.

Die bekannte Anordnung ist kompliziert und aus vielen Einzeltei len gebildet. Dies ergibt sich im wesentlichen daraus, daß die bekannte Anordnung eine zufriedenstellende Effektivität bei der Einspritzung nur dann ermöglicht, wenn die Einspritzung mit ei nem relativ hohen Druck erfolgt.The known arrangement is complicated and made up of many individual parts len formed. This results essentially from the fact that the known arrangement a satisfactory effectiveness in Injection only possible if the injection with egg relatively high pressure.

Die gattungsbildende DE 23 07 435 A zeigt ein Kraftstoff-Ein spritzventilsystem der eingangs genannten Art, bei dem eine Hub kolbenpumpe vorgesehen ist, die einen magnetisch steuerbaren Pumpenzylinder aufweist, durch den Kraftstoff während einer Ab wärtshubbewegung durch eine Leitung zu einem nachfolgenden Ein spritzventil befördert wird. Der zu dem Einspritzventil beför derte Kraftstoff drückt die Düsennadel des Einspritzventils ge gen eine Federwirkung nach oben, woraufhin die zurückfedernde Düsennadel den in einem Druckraum befindlichen Kraftstoff her ausdrückt und in die Brennkammer spritzt. Auch der Aufbau dieser Vorrichtung ist relativ kompliziert. Dem Pumpenzylinder mit ma gnetischer Steuerung ist ein separates Einspritzventil mit eige ner Düsennadel und Rückstellfeder nachgeordnet, das die eigent liche Einspritzung bewirkt. Der Kraftstoff, der von dem Pumpen zylinder zu dem Einspritzventil und nachfolgend von der Düsenna del des Einspritzventils in die Brennkammer befördert wird, muß in dieser zunächst erhitzt und verdampft werden, bevor eine Ver brennung stattfinden kann. Hierfür ist eine charakteristische Verdampfungszeit vor der Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches notwendig, während eine thermodynamisch unerwünschte Abkühlung des Brennstoff-Luft-Gemisches stattfindet.The generic DE 23 07 435 A shows a fuel on Injection valve system of the type mentioned, in which a stroke piston pump is provided, which is a magnetically controllable Has pump cylinder through which fuel during an ab upward stroke movement through a line to a subsequent one spray valve is transported. The to the injector The fuel presses the injector nozzle needle spring action upwards, whereupon the spring-back Nozzle needle the fuel located in a pressure chamber expresses and injects into the combustion chamber. Even building this Device is relatively complicated. The pump cylinder with ma gnetic control is a separate injection valve with its own downstream nozzle needle and return spring, which the actual Liche injection causes. The fuel that comes from pumping cylinder to the injector and then from the nozzle del is injected into the combustion chamber, must in this are first heated and evaporated before a Ver burning can take place. This is a characteristic Evaporation time before the ignition of the fuel-air mixture necessary while a thermodynamically undesirable cooling of the fuel-air mixture takes place.

Die DE 690 13 283 T2 zeigt eine Kraftstoff-Einspritzeinheit, die eine offene Düse und einen mechanisch betätigten, sich hin- und herbewegenden Einspritzkolben aufweist. Der Einspritzkolben ist mehrteilig ausgebildet, wobei eine Synchronisationsvorrichtung zwischen einem oberen Kolben und einem unteren Kolben zur Ver änderung der Synchronisation der Einspritzung einer abgemessenen Kraftstoffmenge angeordnet ist. Auch der Aufbau dieser Ein spritzeinheit ist relativ kompliziert. Weiterhin ist eine exter ne Pumpe notwendig, die den Kraftstoff über Kraftstoffzuführlei tungen in den geöffneten Füllraum der Düse befördert, aus dem der Kraftstoff nachfolgend durch eine Abwärtsbewegung des unte ren Kolbens in die Brennkammer befördert wird. Der eingespritzte Brennstoff wird auch hier in der Brennkammer zunächst erhitzt und verdampft, bevor die Verbrennung einsetzt.DE 690 13 283 T2 shows a fuel injection unit that an open nozzle and a mechanically operated, back and forth has moving injection piston. The injection piston is formed in several parts, with a synchronization device between an upper piston and a lower piston for ver change the synchronization of the injection of a metered Fuel quantity is arranged. Even building this one injection unit is relatively complicated. Furthermore, an external ne pump necessary, the fuel over the fuel supply fed into the open filling space of the nozzle, from which the fuel subsequently by a downward movement of the bottom ren piston is conveyed into the combustion chamber. The injected Here too, fuel is first heated in the combustion chamber and evaporates before combustion begins.

Die DE 43 18 078 A1 zeigt eine Kraftstoff-Einspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer als offene Düse ausgeführten Einspritzeinheit, in der ein als Stufenkolben ausgebildeter, hydraulisch betätigter Pumpenkolben zwei Arbeitsräume in einer Zylinderbohrung begrenzt, von denen ein Pumpenarbeitsraum mit einer Kraftstoffzuführleitung und einer Einspritzöffnung in einen Brennraum verbindbar ist. Auch bei dieser Kraftstoff-Ein spritzeinrichtung muß der Kraftstoff zunächst von einer externen Pumpe in den geöffneten Pumpenarbeitsraum des Pumpenkolbens be fördert werden, so daß der Gesamtaufbau des Einspritzsystems durch eine externe Pumpe und die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gewährleistet wird. Der in die Brennkammer eingespritzte, kühle Kraftstoff muß ebenfalls zunächst erhitzt und verdampft werden, bevor die Verbrennung einsetzen kann.DE 43 18 078 A1 shows a fuel injection device for internal combustion engines with an open nozzle Injection unit in which a stepped piston, hydraulically operated pump piston two working spaces in one Cylinder bore limited, one of which has a pump work space a fuel supply line and an injection opening in a combustion chamber is connectable. Even with this fuel on Injection device must first have the fuel from an external Pump into the open pump work space of the pump piston are promoted, so that the overall structure of the injection system through an external pump and the fuel injector is guaranteed. The cool one injected into the combustion chamber Fuel must also first be heated and evaporated, before combustion can start.

Die Erfindung geht somit von der Aufgabe aus, die Effektivität der Einspritzung mit einem Kraftstoff-Einspritzventil der ein gangs erwähnten Art zu verbessern, um so einen vereinfachten Aufbau des Kraftstoff-Einspritzventils mit der integrierten Pum pe zu ermöglichen.The invention is therefore based on the task of effectiveness the injection with a fuel injector the one to improve the type mentioned above, so as to simplify it Construction of the fuel injector with the integrated pump to enable pe.

Diese Aufgabe wird mit einem Kraftstoff-Einspritzventil der ein gangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Füllraum der Düse während des Rückstellhubs zur Düsenöffnung hin offen ist, die Kraftstoff-Ansaugleitung mit einem Rückschlagven til versehen ist, der nachströmende Kraftstoff während des Ar beitshubs über das sich öffnende Rückstellventil in den Sammel raum förderbar ist, und das Pumpenglied ein Pumpenkolben ist, der an seinem brennraumseitigen Ende die Düsennadel aufweist, wodurch die Düsennadel durch den Pumpenkolben direkt betätigbar ist. This task is accomplished with a fuel injector gangs mentioned type solved according to the invention in that the Filling space of the nozzle towards the nozzle opening during the return stroke is open, the fuel intake line with a non-return valve til is provided, the inflowing fuel during the Ar beitshubs via the opening check valve in the collector space is conveyable, and the pump member is a pump piston, which has the nozzle needle at its combustion chamber end, whereby the nozzle needle can be actuated directly by the pump piston is.

Im Unterschied zu den bekannten Düsenanordnungen wird bei dem er findungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzventil mit integrierter Pumpe die Düsenöffnung während des Rückstellhubs des Pumpenkolbens ge öffnet, so daß heiße Gase aus dem Verbrennungsraum des Motors in den Füllraum der Düse gelangen können und zusammen mit dem dort angesammelten Kraftstoff ein Kraftstoff-Dampf-Gemisch bilden, das im Arbeitshub des Kolbens aus dem Füllraum der Düse unter Druck ausgestoßen wird, so daß der Kraftstoff beim Einspritzen bereits wirksam vorerhitzt und teilweise vorverdampft ist, wodurch sich die Effektivität der Einspritzung deutlich verbessert. In dem Füllraum wird sich im Betrieb eine Schichtung einstellen, die zur Düsenöffnung hin im wesentlichen aus heißem Kraftstoffdampf und zum Pumpenkolben hin im wesentlichen aus flüssigem Kraftstoff be steht.In contrast to the known nozzle arrangements in which he fuel injection valve according to the invention with integrated pump the nozzle opening during the return stroke of the pump piston ge opens, so that hot gases from the combustion chamber of the engine in can reach the filling space of the nozzle and together with that there accumulated fuel form a fuel-vapor mixture that in the working stroke of the piston from the filling space of the nozzle under pressure is expelled so that the fuel is already injecting is effectively preheated and partially pre-evaporated, causing the effectiveness of the injection significantly improved. By doing Filling room will create a stratification in operation, which Nozzle opening essentially from hot fuel vapor and to the pump piston essentially from liquid fuel stands.

Diese vorteilhafte Schichtung und Vorvermischung wird noch dadurch unterstützt, daß in einer bevorzugten Ausführungsform wenigstens ein kurzer Düsenkanal zwischen Füllraum der Düse und der Düsenöff nung vorgesehen ist.This advantageous stratification and premixing is further enhanced supports that in a preferred embodiment at least a short nozzle channel between the filling space of the nozzle and the nozzle opening is provided.

Die erfindungsgemäße Maßnahme ermöglicht es, für die Düsennadel keine eigene Steuerung vorsehen zu müssen, sondern die Pumpendüse gemeinsam mit dem Pumpenkolben zu steuern. In einer besonders be vorzugten Ausführungsform ist der Pumpenkolben selbst einstückig ausgebildet und einstückig mit der Düsennadel verbunden, woraus sich ersichtlich eine erheblich Vereinfachung der Konstruktion des Kraftstoff-Einspritzventils ergibt.The measure according to the invention makes it possible for the nozzle needle no need to provide your own control, but the pump nozzle to control together with the pump piston. In a particularly be preferred embodiment, the pump piston itself is in one piece trained and integrally connected to the nozzle needle, from which a significant simplification of the construction of the Fuel injector results.

Die Vereinfachung der Konstruktion wird dadurch unterstützt, daß der Pumpenkolben einen Umströmungsspalt aufweist, um den herum während des Rückstellhubes Kraftstoff aus dem Sammelraum des Pum penkolbens zum Füllraum der Düse strömt. Dadurch wird es möglich, auf jegliche Umkehrung der Strömungsrichtung für den Kraftstoff in dem Kraftstoff-Einspritzventil zu verzichten.The simplification of the construction is supported by the fact that the pump piston has a flow gap around which during the return stroke, fuel from the plenum of the pump penkolbens flows to the filling space of the nozzle. This makes it possible on any reversal of the flow direction for the fuel in to dispense with the fuel injector.

Bevorzugt für die erfindungsgemäße Konstruktion ist es, daß der Pumpenkolben zur Durchführung des Rückstellhubs von der Magnet spule angezogen wird. Dadurch ist es möglich, den Rückstellhub mit einer kontrollierten Geschwindigkeit durchzuführen und beispiels weise eine kontrollierte Umströmung des Umströmungsspalts des Pum penkolbens zu gewährleisten.It is preferred for the construction according to the invention that the Pump piston to carry out the return stroke of the magnet coil is tightened. This makes it possible to use the reset stroke perform a controlled speed and for example a controlled flow around the flow gap of the pump to ensure the piston.

Obwohl auch der Arbeitshub magnetisch gesteuert werden kann, ist es aus Gründen des einfachen und platzsparenden Aufbaus bevorzugt, den Rückstellhub gegen die Kraft einer Druckfeder vorzunehmen, die den Arbeitshub nach Abschälten - also Stromloswerden - der Magnet spule bewirkt.Although the working stroke can also be controlled magnetically, is preferred it for reasons of simple and space-saving construction, make the return stroke against the force of a compression spring, the the working stroke after being peeled off - that is, deenergized - the magnet coil causes.

Die Rückströmung von Kraftstoff durch den Umströmungsspalt des Pumpenkolbens wird weitgehend vermieden, wenn der Rückstellhub mit einer wesentlich geringeren Geschwindigkeit als der Arbeitshub erfolgt, da bei der höheren Geschwindigkeit des Arbeitshubs keine weitgehend laminare Umströmung des Umströmungsspaltes mehr möglich ist, so daß der Strömungswiderstand des Umströmungsspaltes so weit erhöht wird, daß eine Rückströmung allenfalls in einem geringen Ausmaß stattfindet.The backflow of fuel through the flow gap of the Pump pistons are largely avoided if the return stroke with at a much lower speed than the working stroke occurs because at the higher speed of the working stroke none largely laminar flow around the flow gap more possible is so that the flow resistance of the flow gap so far is increased that a backflow at most in a low Extent takes place.

Sollte es als zweckmäßig angesehen werden, auch eine geringe Rück strömung zu vermeiden, kann der Umströmungsspalt während des Ar beitshubs, beispielsweise durch eine als Ventil wirkende Membran, verschließbar sein.If it is considered appropriate, a small return To avoid flow, the flow gap during the Ar beitshubs, for example through a membrane acting as a valve, be lockable.

Die Erfindung soll im folgenden anhand von in der Zeichnung darge stellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will in the following with reference to Darge in the drawing presented embodiments are explained in more detail. Show it:

Fig. 1 - einen Vertikalschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Kraftstoff-Einspritzventils im Ruhezustand (Ende des Arbeitshubs) Fig. 1 - is a vertical section through an inventive embodiment of a fuel injection valve in the idle state (end of the working stroke)

Fig. 2 - die Anordnung gemäß Fig. 1 in einer Phase kurz nach Beginn des Rückstellhubs Fig. 2 - the arrangement of FIG. 1 in a phase shortly after the start of the reset stroke

Fig. 3 - die Anordnung gemäß Fig. 1 in einer Phase etwa in der Mitte des Rückstellhubs Fig. 3 - the arrangement of FIG. 1 in a phase approximately in the middle of the reset stroke

Fig. 4 - die Anordnung gemäß Fig. 1 am Ende des Rückstell hubs bei Vollast Fig. 4 - the arrangement of FIG. 1 at the end of the reset stroke at full load

Fig. 5 - eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung in einer Darstellung analog Fig. 1 FIG. 5 - is a modified embodiment of the invention in an illustration analogous to FIG. 1

Fig. 6 - eine weitere abgewandelte Ausführungsform der Er findung in einer Darstellung analog Fig. 3. Fig. 6 - a further modified embodiment of the invention It is a view similar to FIG. 3.

Das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Kraftstoff-Einspritzventil mit integrierter Pumpe weist ein Gehäuse auf, das aus einem ersten, äußeren Gehäuseteil 1 und einem in das erste Gehäuseteil 1 eingeschraubten zweiten Gehäuseteil 2 besteht. In einem horizonta len Spalt zwischen beiden Gehäuseteilen stützt sich ein Flansch eines Magnetkörpers 3 ab, der über eine Dichtscheibe 4 an einer Stirnwand des ersten Gehäuseteils 1 anliegt. Der Magnetkörper 3 ist als Zylinder ausgebildet und enthält über seine. Länge eine Magnetspule 5.The fuel injection valve with integrated pump shown in FIGS. 1 to 4 has a housing which consists of a first, outer housing part 1 and a second housing part 2 screwed into the first housing part 1 . In a horizontal gap between the two housing parts, a flange of a magnetic body 3 is supported , which bears against a front wall of the first housing part 1 via a sealing washer 4 . The magnetic body 3 is designed as a cylinder and contains about it. Length of a magnetic coil 5 .

Das erste Gehäuseteil 1 weist einen Anschlußstutzen 6 mit einer zentralen, als Ansaugleitung 7 dienenden Bohrung auf. In eine stufenförmige Erweiterung der Ansaugleitung 7 ist ein Rückschlag ventil 8 eingesetzt, das mit einem Anschliff 9 zum dosierten Transport von Kraftstoff in der geöffneten Stellung des Rück schlagventils 8 versehen ist. Die Bewegung des Rückschlagventils wird durch eine Anschlagscheibe 10 begrenzt, die in eine weitere stufenförmige Erweiterung der Ansaugleitung 7 gelegt ist. Auf der anderen Seite der Anschlagscheibe 10 stützt sich eine Druckfeder 11 ab, die im zylindrischen Innenraum des Magnetkörpers 3 geführt ist. Die Druckfeder 11 wirkt auf einen Pumpenkolben 12, der mit einem Ansatz 13 versehen ist, der in den zylindrischen Innenraum des Magnetkörpers 3 einfahrbar ist. Durch die geradlinige Fortset zung der zylindrischen Wandung des zweiten Gehäuseteils 2 unter halb des Bereichs des Magnetkörpers 3 ist zwischen dem Ansatz 13 des Pumpenkolbens 12 und der Wandung des zweiten Gehäuseteils 2 ein ringförmiger Sammelraum 14 des Pumpenkolbens 12 ausgebildet.The first housing part 1 has a connecting piece 6 with a central bore serving as an intake line 7 . In a step-like widening of the intake pipe 7, a non-return valve is inserted 8, with a ground section 9 for the metered transport of fuel in the open position of the return valve is provided impact. 8 The movement of the check valve is limited by a stop disk 10 , which is placed in a further step-like extension of the suction line 7 . On the other side of the stop disc 10 , a compression spring 11 is supported , which is guided in the cylindrical interior of the magnetic body 3 . The compression spring 11 acts on a pump piston 12 which is provided with an extension 13 which can be moved into the cylindrical interior of the magnet body 3 . Due to the rectilinear extension of the cylindrical wall of the second housing part 2 below half of the area of the magnetic body 3 , an annular collecting space 14 of the pump piston 12 is formed between the shoulder 13 of the pump piston 12 and the wall of the second housing part 2 .

Der Pumpenkolben 12 weist unterhalb des Ansatzes 13 eine flansch artige Erweiterung 15 auf, die mit dem zylindrischen Gehäuse des zweiten Gehäuseteils 2 einen Umströmungsspalt 16 ausbildet. Unter halb des Umströmungsspalts 16 ist an der flanschartigen Erweite rung 15 eine ringförmige Membran 17 befestigt, die - wie unten noch näher ausgeführt werden wird - als Ventil fungiert.The pump piston 12 has a flange-like extension 15 below the shoulder 13 , which forms a flow-around gap 16 with the cylindrical housing of the second housing part 2 . Under half of the Umströmungsspalts 16 is attached to the expan sion flange 15 an annular diaphragm 17 is fixed, which - will be explained in more detail below - functions as a valve.

Unterhalb der ringförmigen Membran 17 ist der Pumpenkolben 12 in einem stufenförmig verengten Kanal des zweiten Gehäuseteils 2 in Form eines kolbenähnlichen Teils 18 passig geführt. Das kolbenähn liche Teil 18 ist mit einem Anschliff 19 zur dosierten Weiterlei tung von Kraftstoff in einen ringförmig erweiterten Füllraum 20 versehen. An den Füllraum 20 schließt sich um Düsenenden ein konischer Ventilsitz 21 an, der in einen Drallraum 22 und schräg in Strömungsrichtung nach vorn gerichtete Ausblaskanäle 23 über geht. Die Mündungen 24 der Ausblaskanäle 23 bilden die Düsen öffnungen der Einspritzdüse.Below the annular membrane 17 , the pump piston 12 is guided in a step-like manner in a channel of the second housing part 2 in the form of a piston-like part 18 . The piston-like part 18 is provided with a bevel 19 for metered forwarding of fuel in an annularly enlarged filling space 20 . The filling chamber 20 is followed by a conical valve seat 21 around nozzle ends, which goes into a swirl chamber 22 and blow-out channels 23 directed obliquely forward in the direction of flow. The mouths 24 of the blow-out channels 23 form the nozzle openings of the injection nozzle.

Die Stromversorgung für die Magnetspule 5 erfolgt über einen elek trischen Anschluß 25, der durch das erste Gehäuseteil 1 und die Dichtscheibe 4 hindurch in den Magnetkörper 3 führt und dort mit der Magnetspule 5 verbunden ist.The power supply for the solenoid 5 takes place via an elec trical connection 25 , which leads through the first housing part 1 and the sealing washer 4 into the magnetic body 3 and is connected to the solenoid 5 there.

Die Anschlagscheibe 10 weist Spülbohrungen 26 auf, die den Durch tritt von Kraftstoff ermöglichen.The stop plate 10 has flush holes 26 which allow fuel to pass through.

Passend zum Ventilsitz 21 ist der Pumpenkolben an seinem vorderen Ende mit einer als Kegelspitze ausgebildeten Düsennadel 27 ausge stattet.Matching the valve seat 21 , the pump piston is equipped at its front end with a nozzle needle 27 designed as a cone tip.

In der in Fig. 1 dargestellten Stellung drückt die Druckfeder 11 in Pumpenkolben 12 zum freien Ende der Einspritzdüse hin, so daß die Düsennadel 27 gegen den zugehörigen Ventilsitz 21 gedrückt wird und die Düsenöffnungen 24 verschließt. Die flanschartige Er weiterung 16 des Pumpenkolbens 12 befindet sich am durch die stu fenförmige Verengung begrenzten Ende des Füllraums 14. Die Magnet spule 5 befindet sich im stromlosen Zustand. In dieser Stellung ist das Rückschlagventil 8 geöffnet, so daß Kraftstoff über die Ansaugleitung 7 in den Innenraum des Magnetkörpers 3 in den Füll raum 14 des Pumpenkolbens fließen kann. In the position shown in FIG. 1, the compression spring 11 presses in the pump piston 12 towards the free end of the injection nozzle, so that the nozzle needle 27 is pressed against the associated valve seat 21 and closes the nozzle openings 24 . The flange-like extension 16 of the pump piston 12 is located at the end of the filling chamber 14 which is delimited by the step-shaped constriction. The magnet coil 5 is in the de-energized state. In this position, the check valve 8 is opened so that fuel can flow via the intake line 7 into the interior of the magnetic body 3 in the filling space 14 of the pump piston.

Wird nun die Magnetspule 5 von Strom durchflossen, wird der als Anker fungierende Ansatz 13 des Pumpenkolbens 12 in die Magnet spule 5 hineingezogen, so daß der Pumpenkolben insgesamt in Rich tung Magnetspule 5 bewegt wird. Mit der Bewegung des Pumpenkolbens 12 wird auch Kraftstoff im Füllraum 14 in Richtung der Ansauglei tung 7 gedrückt, wodurch das Rückschlagventil 8 verschlossen wird. Der von der flanschartigen Erweiterung 15 verdrängte Kraftstoff fließt durch den Umströmungsspalt 16 und die sich in Strömungs richtung abwinkelnde Membran 17 in den sich jenseits der flansch artigen Erweiterung 15 bildenden Raum und von dort durch den An schliff 19 in den Füllraum 20 der Düse. 5 will now be current flowing through the solenoid coil, the armature acting as a neck 5 is drawn 13 of the pump piston 12 in the magnetic coil, so that the pump piston tung total Rich in solenoid coil 5 is moved. With the movement of the pump piston 12 , fuel in the filling chamber 14 is pressed in the direction of the suction line 7 , as a result of which the check valve 8 is closed. The fuel displaced by the flange-like extension 15 flows through the flow gap 16 and the membrane 17 that bends in the flow direction into the space 15 that forms beyond the flange-like extension and from there through the ground joint 19 into the filling chamber 20 of the nozzle.

Da sich die Düsennadel 27 mit der Bewegung des Pumpenkolbens 12 vom Ventilsitz 21 abhebt, gelangen durch die Düsenöffnungen 24 und die Ausblaskanäle 23 vom Motorkolben komprimierte Gase in den Drallraum 22 und in den Kraftstoff im Füllraum 20. Die Anschliffe 9, 19 am Rückschlagventil und am kolbenähnlichen Teil 18 des Pum penkolbens 12 sind so aufeinander abgestimmt, daß sich ein günsti ges Verhältnis zwischen dem über den Anschliff 9 des Rück schlagventils 8 zurückfließenden Kraftstoff und dem in den Füll raum 20 eingedrückten Kraftstoff sowie der über die Ausblaskanäle 23 in den Drallraum 22 eindringenden heißen Luft ergibt.Since the nozzle needle 27 lifts from the valve seat 21 with the movement of the pump piston 12 , gases compressed by the engine piston pass through the nozzle openings 24 and the blow-out channels 23 into the swirl chamber 22 and into the fuel in the filling chamber 20 . The cuts 9 , 19 on the check valve and on the piston-like part 18 of the pump piston 12 are coordinated with one another in such a way that a favorable ratio between the relief valve 8 via the cut 9 of the return check valve 8 and the fuel that is pressed into the filling chamber 20 as well as the fuel hot air penetrating into the swirl chamber 22 via the blow-out channels 23 .

Bei der in Fig. 3 dargestellten Stellung hat sich der Pumpenkol ben 12 weiter bewegt, so daß weiter Kraftstoff in den Füllraum 20 eindringt und gleichzeitig heiße Luft, die mit ihrer hohen kine tischen Energie den einströmenden Kraftstoff aufreißt und ihm Wärme zuführt, einströmt. In der oberen Region des Füllraumes 20 befindet sich überwiegend Kraftstoff, während sich in der unteren Region des Füllraums 20 in Richtung Drallraum 22 eine satte Dampf phase einstellt.In the position shown in FIG. 3, the pump piston ben 12 has moved further, so that further fuel penetrates into the filling chamber 20 and at the same time hot air, which tears open the inflowing fuel with its high kinetic energy and supplies it with heat, flows in. In the upper region of the filling chamber 20 there is predominantly fuel, while in the lower region of the filling chamber 20 a rich vapor phase is set in the direction of the swirl chamber 22 .

Für eine Vollastbeanspruchung bewegt sich der Pumpenkolben bis in die in Fig. 4 dargestellte Stellung, während alle Zwischenstel lungen Teillastbeanspruchungen entsprechen.For a full load, the pump piston moves up to the position shown in Fig. 4, while all intermediate positions correspond to partial load.

Die Einspritzung erfolgt dadurch, daß die Magnetspule 5 stromlos gemacht wird, wodurch das Magnetfeld zusammenbricht und die Druck feder 11 den Pumpenkolben 12 gegen seinen Sitz bewegt, der sich im Füllraum 20 und im Drallraum 22 befindliche Kraftstoff bzw. die Kraftstoff-Dampf-Phase wird unter Druck zu den Ausblaskanälen 23 hinausgedrückt. Ein kleiner Teil des Kraftstoffes kann über den Anschliff 19 zurück in den Füllraum 14 gelangen, so daß überwie gend Dampfphase eingespritzt wird.The injection takes place in that the magnet coil 5 is de-energized, whereby the magnetic field collapses and the compression spring 11 moves the pump piston 12 against its seat, which is located in the filling chamber 20 and in the swirl chamber 22 fuel or the fuel-vapor phase pressed out to the blow-out channels 23 under pressure. A small part of the fuel can get back into the filling chamber 14 via the bevel 19 , so that the vapor phase is predominantly injected.

Durch die Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 12 wird Volumen im Füllraum 14 frei, das über das sich nun öffnende Rückschlagventil 8 ersetzt wird. Da das Rückschlagventil eine Steuerkante am An schliff 9 besitzt, saugt es zunächst selbst den Kraftstoff über die Ansaugleitung 7 an. Wenn dann das Rückschlagventil 8 am Rück schlagventilanschlag 10 anliegt - und somit geöffnet ist - kann der sich abwärts bewegende Pumpenkolben 12 den Kraftstoff direkt ansaugen.The downward movement of the pump piston 12 frees volume in the filling chamber 14 , which is replaced by the check valve 8 that is now opening. Since the check valve has a control edge on the ground section 9 , it first sucks the fuel through the intake line 7 . Then when the check valve 8 abuts the check valve stop 10 - and is thus open - the downwardly moving pump piston 12 can draw the fuel directly.

Es ist erkennbar, daß das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Aus führungsbeispiel konstruktiv sehr einfach gestaltet ist, da die Funktionen Anker, Pumpenkolben und Düsennadel durch ein ein stückiges Bauteil gebildet sind. Darüber hinaus wird eine hoch effektive Einspritzung erzielt, da bereits vor dem Einspritzvor gang eine Dampfphase ausgebildet ist, die nach Einspritzung in den Brennraum des Motors eine effektive Verbrennung erlaubt.It can be seen that the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 to 4 is structurally very simple, since the functions of armature, pump piston and nozzle needle are formed by a one-piece component. In addition, a highly effective injection is achieved because a vapor phase is already formed before the injection process, which allows effective combustion after injection into the combustion chamber of the engine.

Fig. 5 gleicht der Fig. 1 mit der Ausnahme, daß unterhalb der flanschartigen Erweiterung 15 keine Membran 17 vorgesehen ist. Die Membran 17 sorgt bei dem in Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausfüh rungsbeispiel für einen Verschluß des Strömungsspaltes 16 während des Arbeitshubs des Pumpenkolbens 12, der die Einspritzung be wirkt. Fig. 5 is similar to Fig. 1 with the exception that no membrane 17 is provided below the flange-like extension 15 . The membrane 17 ensures in the embodiment shown in FIGS . 1 to 4 for a closure of the flow gap 16 during the working stroke of the pump piston 12 , which acts on the injection.

Gemäß dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Membran 17 entfallen, wenn der durch die Magnetspule bewirkte Rückstellhub des Pumpenkolbens relativ langsam, der Arbeitshub zum Einspritzen demgegenüber relativ schnell ausgeführt wird. Bei einer schnellen Bewegung des Pumpenkolbens 12 kann nur wenig Kraftstoff durch den Umströmungsspalt 16 zurückfließen, da die sich einstellende turbulente Strömung einen hohen Strömungswider stand in dem engen Strömungsspalt 16 bewirkt. According to the exemplary embodiment shown in FIG. 5, the membrane 17 can be omitted if the return stroke of the pump piston caused by the solenoid coil is relatively slow, whereas the working stroke for injection is carried out relatively quickly. With a rapid movement of the pump piston 12 , only a small amount of fuel can flow back through the flow gap 16 , since the turbulent flow that was established caused a high flow resistance in the narrow flow gap 16 .

Auf diese Weise kann in dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungs beispiel die Membrane 17 als Verschleißteil eingespart werden, wodurch die durch den einfachen konstruktiven Aufbau erreichbare Zuverlässigkeit noch gesteigert werden kann.In this way, in the embodiment shown in FIG. 5, the diaphragm 17 can be saved as a wearing part, whereby the reliability that can be achieved by the simple construction can be increased.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist der Pumpen kolben 12 mit einer zentralen Bohrung 27 versehen, die in dem zur Druckfeder 11 zeigenden Teil erweitert ist und dort eine Ventil feder 28 aufnimmt, die eine Ventilkugel 29 gegen einen Ventilsitz 30 an dem der Druckfeder 11 zugewandten Ende des Pumpenkolbens 12 drückt.In the embodiment shown in Fig. 6, the pump piston 12 is provided with a central bore 27 which is expanded in the part pointing to the compression spring 11 and there receives a valve spring 28 which holds a valve ball 29 against a valve seat 30 on which the compression spring 11 facing end of the pump piston 12 presses.

Am anderen Ende des Pumpenkolbens ist die zentrale Bohrung 27 mit Auslaßbohrungen 31 versehen, über die Kraftstoff in den Füllraum 20 der Düse gelangen kann.At the other end of the pump piston, the central bore 27 is provided with outlet bores 31 through which fuel can get into the filling space 20 of the nozzle.

Anders als bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 5 ge langt der Kraftstoff nicht über den Außenraum des Pumpenkolbens 12 in den Füllraum 20 der Düse. Der Außenraum des Pumpenkolbens 12 ist für den Einspritzvorgang bedeutungslos geworden. Die noch vor handene flanschartige Erweiterung 15 hat lediglich noch die Funk tion, die Aufwärtsbewegung des Kolbens als mit dem Magnetkörper 3 zusammenwirkenden Anschlag bei Vollast zu begrenzen.In contrast to the exemplary embodiments in FIGS . 1 to 5, the fuel does not reach the outside of the pump piston 12 into the filling space 20 of the nozzle. The exterior of the pump piston 12 has become meaningless for the injection process. The still existing flange-like extension 15 has only the func tion to limit the upward movement of the piston as a cooperating with the magnetic body 3 stop at full load.

Bei der Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 12, die durch die Magnetspule 5 verursacht ist, wird das Volumen im Innern des Magnetkörpers 3 verkleinert, wodurch der Kraftstoff, der durch das Rückstellventil 9 nicht oder nur dosiert entweichen kann, die Ven tilkugel 29 in die geöffnete Stellung drückt, so daß über die zen trale Bohrung 27 Kraftstoff in einer dem Hub des Pumpenkolbens 12 entsprechenden Menge in den Füllraum 20 der Düse gelangen kann. Bei der Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 12 im Arbeitshub schließt die Ventilkugel 29 wieder am Ventilsitz 30, so daß eine dosierte Einspritzung erfolgt.In the upward movement of the pump piston 12 , which is caused by the solenoid 5 , the volume inside the magnet body 3 is reduced, whereby the fuel that can not escape through the check valve 9 or only in a metered manner, the Ven tilkugel 29 presses into the open position , so that fuel can pass through the central bore 27 in a quantity corresponding to the stroke of the pump piston 12 into the filling space 20 of the nozzle. When the pump piston 12 moves downward in the working stroke, the valve ball 29 closes again at the valve seat 30 , so that a metered injection takes place.

Bei dieser Ausführungsform weist der Pumpenkolben 12 in dem kol benähnlichen Teil 18 keinen Anschliff 19 mehr auf, sondern ist im wesentlichen abgedichtet in dem zweiten Gehäuseteil 2 geführt. In this embodiment, the pump piston 12 no longer has a bevel 19 in the piston-like part 18 , but rather is guided in a sealed manner in the second housing part 2 .

Mit dieser Ausführungsform läßt sich eine weitere Verkleinerung der Baulänge des Kraftstoff-Einspritzventils erzielen.With this embodiment, a further reduction can be made of the overall length of the fuel injector.

Claims

1. Fuel injection valve with integrated pump, with egg ner fuel intake line ( 7 ), a magnetically controllable pump member ( 12 ), a radially outside of the pump member ( 12 ) and this controlling solenoid ( 5 ), one through a nozzle needle ( 27 ) closable nozzle opening ( 24 ) and in the working stroke of the pump member ( 12 ) effective arrangement for ejecting fuel through the nozzle opening ( 24 ), with inflowing fuel during the working stroke of the pump member ( 12 ) in a collecting space ( 14 ) of the pump element ( 12 ) can be conveyed and during the return stroke fuel can be conveyed from the collecting space ( 14 ) of the pump element ( 12 ) into a filling space ( 20 ) of the nozzle, characterized in that
the filling space ( 20 ) of the nozzle is open to the nozzle opening ( 24 ) during the return stroke,
the fuel intake line (7) is provided with a check valve (8) and the inflowing fuel during the power stroke via the opening return valve (8) can be conveyed into the collecting chamber (14),
the pump member is a pump piston ( 12 ) which has the nozzle needle ( 27 ) at its combustion chamber end, where the nozzle needle ( 27 ) can be actuated di rectly by the pump piston ( 12 ).

2. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the components of an injection valve are arranged in a housing consisting of two parts ( 1 , 2 ) best existing.

3. Fuel injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that the pump piston ( 12 ) has a flow gap ( 16 ) around which fuel during the return stroke from the plenum ( 14 ) of the pump piston ( 12 ) to the filling chamber ( 20 ) the nozzle flows.

4. Fuel injection valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pump piston ( 12 ) is integrally formed with the nozzle needle ( 27 ).

5. Fuel injection valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pump piston ( 12 ) for carrying out the return stroke of the solenoid ( 5 ) is angezo gene.

6. Fuel injection valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the return stroke takes place against the force of a compression spring ( 11 ) which causes the working stroke after switching off the solenoid ( 5 ).

7. Fuel injection valve according to one of claims 1 to 6, characterized in that the return stroke with a much lower speed than the working stroke he follows.

8. Fuel injection valve according to one of claims 1 to 7, characterized in that the flow gap ( 16 ) can be closed during the working stroke.

9. Fuel injection valve according to claim 8, characterized in that the flow gap ( 16 ) with a Ven til acting membrane ( 17 ) can be closed.

10. Fuel injection valve according to one of claims 1 to 9, characterized in that the fuel from the Sam melraum ( 14 ) into the filling chamber ( 20 ) of the nozzle during the Ar beitshubes the pump member ( 12 ) via a bevel ( 19 ) on piston-like part ( 18 ) is conveyable.

11. Fuel injection valve according to one of claims 1, 2 and 4 to 7, characterized in that the pump piston ( 12 ) has a central bore with a valve ( 29 , 30 ) which can be closed and which has inlet openings for the filling chamber ( 20 ) Nozzle is connected.

12. Fuel injection valve according to one of claims 1 to 10, characterized in that the components of an injection valve are arranged in a housing consisting of two parts ( 1 , 2 ) best existing.