DE10100512A1

DE10100512A1 - Injector

Info

Publication number: DE10100512A1
Application number: DE10100512A
Authority: DE
Inventors: Detlev Potz; Gerhard Mack; Achim Brenk; Wolfgang Klenk; Thomas Kuegler; Roland Bleher; Uwe Gordon; Manfred Mack
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-02-07
Filing date: 2001-01-08
Publication date: 2001-08-09

Abstract

The invention relates to an injection nozzle for a fuel injection system. The opening stroke of the valve needle can be limited selectively so that different injection cross-sections can be used. To this end, the inventive injection nozzle is provided with the following: a valve body (10); a valve needle (20) which is displaceable in said valve body; two groups of injection holes (12, 14) which are exposed according to the opening stroke of the valve needle; a piston (24) which is connected to the valve needle; a stop chamber (26) in which the piston is located and which is provided with an outlet (28); and a control valve (31) which can open and close the outlet of the stop chamber, by which means the stroke of the piston in the stop chamber and therefore the opening stroke of the valve needle can be selectively limited.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft eine Einspritzdüse, die mit einem Düsenkörper, einer in die sem verschiebbaren Düsennadel und zwei Gruppen von Spritzlöchern versehen ist. In Abhängigkeit von der Größe des Öffnungshubes der Düsennadel wird ent weder nur eine Gruppe der Spritzlöcher oder werden beide Gruppen der Spritzlö cher für die Einspritzung genutzt. Auf diese Weise lassen sich unterschiedliche Einspritzquerschnitte verwenden, so daß die Kraftstoffeinspritzung besser an die jeweiligen Betriebsbedingungen der von der Einspritzanlage versorgten Verbren nungskraftmaschine angepaßt werden kann.The invention relates to an injection nozzle with a nozzle body, one in the slidable nozzle needle and two groups of spray holes is. Depending on the size of the opening stroke of the nozzle needle, ent neither just one group of spray holes or both groups of spray holes cher used for injection. In this way, different Use injection cross sections so that the fuel injection better matches the respective operating conditions of the combustion supplied by the injection system tion engine can be adjusted.

Um den Einspritzquerschnitt in der gewünschten Weise wählen zu können, muß der Öffnungshub der Düsennadel möglichst präzise gesteuert werden. Hierzu gibt es mittlerweile verschiedene Lösungsansätze. Eine Möglichkeit der Steuerung des Öffnungshubes besteht darin, das Öffnen und Schließen der Düsennadel direkt von einem Piezo-Aktor hervorzurufen. Auf diese Weise kann nahezu jede beliebi ge Zwischenposition innerhalb des Nadelhubes angefahren und gehalten werden. Eine andere Möglichkeit zur Steuerung des Öffnungshubes besteht darin, den das Öffnen der Düsennadel hervorrufenden Kraftstoffdruck so zu steuern, daß sich der gewünschte Öffnungshub einstellt.In order to be able to choose the injection cross section in the desired manner, the opening stroke of the nozzle needle can be controlled as precisely as possible. There are there are now different approaches. One way of controlling the Opening stroke is to open and close the nozzle needle directly caused by a piezo actuator. In this way, almost any one can Intermediate position within the needle stroke can be approached and held. Another way to control the opening stroke is that the Opening the nozzle needle to control fuel pressure so that the sets the desired opening stroke.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kraftstoffeinspritzdüse zu schaffen, bei der der Öffnungshub der Düsennadel mit geringem Aufwand und hoher Zu verlässigkeit auf einen gewünschten Wert beschränkt werden kann. Die Aufgabe der Erfindung besteht weiterhin darin, eine Kraftstoffeinspritzdüse zu schaffen, bei der der Spritzquerschnitt unabhängig von allen anderen Parametern gewählt wer den kann.The object of the invention is to provide a fuel injection nozzle, in which the opening stroke of the nozzle needle with little effort and high closing reliability can be limited to a desired value. The task the invention is further to provide a fuel injector at that the spray cross-section is chosen independently of all other parameters that can.

Advantages of the invention

Eine Einspritzdüse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß der Öffnungshub der Düsennadel mit geringem Aufwand in der gewünschten Wei se begrenzt werden kann. Wenn nur ein geringer Öffnungshub gewünscht wird, wird das Steuerventil geschlossen, so daß das Ausfließen des in der Anschlag kammer vorhandenen Fluids verhindert wird. Das den Ausgang der Anschlag kammer steuernde Steuerventil kann dabei mit geringer Energie betätigt werden, da es nicht unmittelbar von dem hohen Druck beaufschlagt wird, der das Öffnen der Düsennadel hervorruft. Weiterhin kann das Steuerventil während der Ein spritzpausen der Einspritzdüse betätigt werden, also zwischen zwei aufeinander folgenden Einspritzzyklen, so daß die Schaltvorgänge in Phasen mit geringer Druckbeaufschlagung erfolgen und an die Schaltphasen keine hohen Anforderun gen hinsichtlich des Zeitpunktes gestellt werden müssen. Durch den Schaltvor gang, also das Öffnen und Schließen der Steuerventils zwischen zwei Einsprit zungen, ist bereits vor einem Düsennadelhub festgelegt, welche Größe der Öff nungshub haben soll. Im Gegensatz dazu mußte bei den bekannten Systemen der Öffnungshub zu einem bestimmten Zeitpunkt unterbrochen werden, weshalb an die zeitliche Präzision des Schaltvorganges hohe Anforderungen gestellt werden mußten.An injection nozzle with the features of claim 1 has the advantage that the opening stroke of the nozzle needle with little effort in the desired white se can be limited. If only a small opening stroke is desired, the control valve is closed, so that the outflow in the stop Chamber existing fluid is prevented. That the exit of the stop chamber-controlling control valve can be operated with low energy, because it is not directly affected by the high pressure that the opening the nozzle needle causes. Furthermore, the control valve during the on Injection breaks of the injector are actuated, that is, between two on top of each other following injection cycles, so that the switching operations in phases with less Pressurization takes place and no high demands are made on the switching phases must be made regarding the time. Through the gearshift gear, i.e. the opening and closing of the control valve between two injections tongues, the size of the opening is already determined before a nozzle needle stroke stroke. In contrast, in the known systems the Opening stroke to be interrupted at a certain time, which is why the timing precision of the switching process is subject to high demands had to.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü chen.Advantageous embodiments of the invention result from the subclaims chen.

drawings

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf verschiedene Ausfüh rungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen The invention is described below with reference to various embodiments tion forms described, which are illustrated in the accompanying drawings. In show this

Fig. 1 in einer Schnittansicht eine Einspritzdüse gemäß einer ersten Ausfüh rungsform der Erfindung; FIG. 1 is a sectional view of an injection nozzle according to a first exporting approximately of the invention;

Fig. 2 in einer Schnittansicht eine zweite Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 is a sectional view of a second embodiment of the invention;

Fig. 3 in einer vergrößerten Schnittansicht das Steuerventil, das bei den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Einspritzdüsen verwendet wird; Figure 3 is an enlarged sectional view of the control valve used in the injectors shown in Figures 1 and 2;

Fig. 3a in einer vergrößerten Schnittansicht eine Ausführungsvariante zu dem in Fig. 3 gezeigten Steuerventil; FIG. 3a shows an enlarged sectional view of an embodiment variant of the valve shown in Fig control. 3;

Fig. 4 in einer vergrößerten Schnittansicht eine alternative Ausgestaltung des Steuerventils; Fig. 4 is an enlarged sectional view of an alternative embodiment of the control valve;

Fig. 5 in einer schematischen Ansicht eine hydraulische Schaltung, wie sie bei dem Steuerventil gemäß Fig. 3 verwendet werden kann; und Fig. 5 is a schematic view of a hydraulic circuit, as it can be used in the control valve of FIG. 3; and

Fig. 6 in einer schematischen Ansicht die hydraulische Schaltung entsprechend der Variante des Steuerventils von Fig. 4; Fig. 6 is a schematic view of the hydraulic circuit according to the variant of the control valve of Fig. 4;

Fig. 7a eine Einspritzdüse gemäß einer ersten Variante der zweiten Ausfüh rungsform; Fig. 7a, an injection nozzle approximate shape of a first variant of the second exporting invention;

Fig. 7b in vergrößertem Maßstab schematisch das bei der Einspritzdüse von Fig. 7a verwendete Steuerventil; Fig. 7b schematically on an enlarged scale the control valve used in the injection nozzle of Fig. 7a;

Fig. 7c in vergrößertem Maßstab schematisch einen Ausschnitt einer Variante des in Fig. 7b gezeigten Steuerventils; FIG. 7c schematically, on an enlarged scale, a section of a variant of the control valve shown in FIG. 7b;

Fig. 7d den Ausschnitt d von Fig. 7c in wiederum vergrößertem Maßstab; Fig. 7d the cut-d of Figure 7c in turn an enlarged scale; FIG.

Fig. 7e in vergrößertem Maßstab schematisch einen Ausschnitt einer weiteren Variante des in Fig. 7b gezeigten Steuerventils; FIG. 7e schematically, on an enlarged scale, a section of a further variant of the control valve shown in FIG. 7b;

Fig. 7f den Ausschnitt f von Fig. 7e in wiederum vergrößertem Maßstab; Fig. 7f the section f of Figure 7e enlarged scale in turn.

Fig. 7g in vergrößertem Maßstab schematisch einen Ausschnitt einer weiteren Variante des in Fig. 7b gezeigten Steuerventils; FIG. 7g schematically, on an enlarged scale, a section of a further variant of the control valve shown in FIG. 7b;

Fig. 7h den Ausschnitt h von Fig. 7g in wiederum vergrößertem Maßstab; Fig. 7h the cut h of 7g enlarged in scale again.

Fig. 8a eine Einspritzdüse gemäß einer zweiten Variante der zweiten Ausfüh rungsform; und Fig. 8a is an injection nozzle approximate shape of a second variant of the second exporting invention; and

Fig. 8b in vergrößertem Maßstab schematisch das bei der Einspritzdüse von Fig. 8a verwendete Steuerventil. Fig. 8b schematically on an enlarged scale the control valve used in the injector of Fig. 8a.

Description of the embodiments

In Fig. 1 ist eine Einspritzdüse gezeigt, die einen Düsenkörper 10 aufweist. Die ser ist an seinem brennraumseitigen Ende mit zwei Gruppen von Spritzlöchern 12, 14 versehen, durch die Kraftstoff eingespritzt werden kann, der über eine Versor gungsbohrung 16 und eine Druckkammer 18 zugeführt wird.In Fig. 1, an injection nozzle is shown, which comprises a nozzle body 10. The water is provided at its combustion chamber end with two groups of spray holes 12 , 14 through which fuel can be injected, which is supplied via a supply bore 16 and a pressure chamber 18 .

In dem Düsenkörper 10 ist eine Düsennadel 20 verschiebbar angeordnet. Diese wird von einer Rückstellfeder 22 in eine Stellung beaufschlagt, in der die Spritzlö cher 12, 14 verschlossen sind. Durch Anlegen eines ausreichend hohen Kraft stoffdrucks an die Druckkammer 18 kann die Düsennadel 20 entgegen der Wir kung der Druckfeder 22 bezüglich Fig. 1 nach oben verschoben werden, so daß in Abhängigkeit von der Größe dieses Öffnungshubes entweder nur die Spritzlö cher 14 oder auch die Spritzlöcher 12 freigegeben werden. Da sich die Düsenna del 20 zum Öffnen der Spritzlöcher in das Innere des Düsenkörpers 10 hinein ver stellt, wird dieser Typ von Einspritzdüse als innenöffnende Einspritzdüse bezeich net.A nozzle needle 20 is slidably disposed in the nozzle body 10 . This is acted upon by a return spring 22 in a position in which the spray holes 12 , 14 are closed. By applying a sufficiently high fuel pressure to the pressure chamber 18 , the nozzle needle 20 can be moved against the effect of the compression spring 22 with respect to FIG. 1 upwards, so that depending on the size of this opening stroke either only the spray holes 14 or the spray holes 12 are released. Since the Düsenna del 20 for opening the spray holes into the interior of the nozzle body 10 ver, this type of injector is referred to as the internally opening injector.

Die Düsennadel 20 ist mit einem Kolben 24 versehen, der verschiebbar in einer Anschlagkammer 26 angeordnet ist, die im Düsenkörper 10 ausgebildet ist. Unter dem Begriff "Kolben" wird hierbei jede geeignete Gestaltung verstanden, die bei einem Öffnungshub der Düsennadel eine Volumenverschiebung eines Fluids her vorrufen kann, die wiederum zu den nachfolgend beschriebenen Steuerungs zwecken beeinflußt werden kann.The nozzle needle 20 is provided with a piston 24 which is slidably arranged in a stop chamber 26 which is formed in the nozzle body 10 . The term "piston" is understood here to mean any suitable design which can cause a volume shift of a fluid when the nozzle needle is opened, which in turn can be influenced for the control purposes described below.

Der Kolben 24 unterteilt die Anschlagkammer 26 in zwei Abschnitte, wobei der bezüglich des Kolbens von den Spritzlöchern abgewandte Abschnitt der An schlagkammer 26 mit einem Ausgang 28 versehen ist. Zwischen dem Kolben 24 und der Düsennadel 20 ist eine Anschlagplatte 29 angeordnet, die den maximalen Öffnungshub der Düsennadel begrenzt.The piston 24 divides the stop chamber 26 into two sections, the section of the stop chamber 26 facing away from the spray holes with respect to the piston being provided with an outlet 28 . A stop plate 29 is arranged between the piston 24 and the nozzle needle 20 and limits the maximum opening stroke of the nozzle needle.

Der Ausgang 28 führt zu einer Ventilkammer 30 (siehe auch Fig. 3) eines Steu erventils 31. In der Ventilkammer ist eine Ventilkugel 32 angeordnet, die von einer Ventilfeder 34 gegen einen Ventilsitz 36 beaufschlagt wird.The outlet 28 leads to a valve chamber 30 (see also FIG. 3) of a control valve 31 . A valve ball 32 is arranged in the valve chamber and is acted upon by a valve spring 34 against a valve seat 36 .

Auf der von der Ventilfeder 34 abgewandten Seite der Ventilkugel 32 greift an die ser ein Betätigungsteil an, das aus einem Stellkolben 38 und einem Fortsatz 40 besteht. Der Stellkolben 38 ist in einer Stellkammer 42 angeordnet, deren von der Ventilkammer 30 abgewandter Abschnitt mit einer Steuerleitung 44 verbunden ist und deren der Ventilkammer 30 zugewandter Abschnitt mit einer Rückführleitung 46 verbunden ist. Die Rückführleitung 46 führt in einen Leckage-Sammelraum 48 im Düsenkörper 10. Mit dem Leckage-Sammelraum 48 ist auch eine Leckage- Abführleitung 49 verbunden, die zwischen der Anschlagplatte 29 und dem Kolben 24 mündet.On the side of the valve ball 32 facing away from the valve spring 34, an actuating part, which consists of an actuating piston 38 and an extension 40 , engages the water. The actuating piston 38 is arranged in an actuating chamber 42 , the portion of which facing away from the valve chamber 30 is connected to a control line 44 and the portion of which facing the valve chamber 30 is connected to a return line 46 . The return line 46 leads into a leakage collecting space 48 in the nozzle body 10 . A leakage discharge line 49 is also connected to the leakage collecting space 48 and opens between the stop plate 29 and the piston 24 .

Wie anhand der Ausführungsvariante von Fig. 3a zu sehen ist, kann anstelle der Ventilkugel 32 auch ein Ventilkonus 32' verwendet werden.As can be seen from the variant of FIG. 3a, a valve cone 32 'can also be used instead of the valve ball 32 .

Die beschriebene Einspritzdüse arbeitet in der folgenden Weise: Vor Einspritzbe ginn wird in Abhängigkeit von externen Parametern festgelegt, ob ein vollständiger Öffnungshub der Düsennadel erforderlich ist, so daß die beiden Gruppen von Spritzlöchern 12, 14 geöffnet werden, oder ob nur ein Teilöffnungshub erforderlich ist, so daß nur die Spritzlöcher 14 freigegeben werden. Wenn ein vollständiger Öffnungshub erforderlich ist, wird durch Anlegen eines geeigneten Drucks an die Steuerleitung 44, beispielsweise eines Kraftstoff-Vorförderdrucks, der Stellkolben in Richtung zur Ventilkammer 30 hin verschoben, so daß die Ventilkugel 32 ent gegen der Wirkung der Ventilfeder 34 mittels des Fortsatzes 40 vom Ventilsitz 36 abgehoben wird. Somit ist der Ausgang 28 aus der Anschlagkammer 26 zur Rückführleitung 46 geöffnet.The injection nozzle described works in the following manner: Before the start of injection, it is determined as a function of external parameters whether a complete opening stroke of the nozzle needle is required, so that the two groups of spray holes 12 , 14 are opened, or whether only a partial opening stroke is required, so that only the spray holes 14 are released. If a complete opening stroke is required, the actuating piston is displaced in the direction of the valve chamber 30 by applying a suitable pressure to the control line 44 , for example a fuel feed pressure, so that the valve ball 32 ent against the action of the valve spring 34 by means of the extension 40 is lifted off the valve seat 36 . Thus, the outlet 28 from the stop chamber 26 to the return line 46 is open.

Wenn nun bei geöffnetem Steuerventil 31 die Düsennadel 20 durch Anlegen eines geeigneten Kraftstoffdrucks an die Versorgungsbohrung 16 geöffnet wird, kann das in der Anschlagkammer 26 oberhalb des Kolbens 24 vorhandene Fluid an der Ventilkugel 32 vorbei aus der Anschlagkammer 26 entweichen. Somit kann die Düsennadel 20 vollständig geöffnet werden, da sich der Kolben 24 nahezu frei in der Anschlagkammer 26 verschieben kann, wobei der maximale Öffnungshub durch die Anschlagplatte 29 vorgegeben ist.Now, when the nozzle needle is opened by applying a suitable fuel pressure to the supply bore 16, 20 open, the control valve 31 present in the stop chamber 26 above the piston 24 the fluid on the valve ball 32 can pass to escape from the stop chamber 26th The nozzle needle 20 can thus be opened completely, since the piston 24 can move almost freely in the stop chamber 26 , the maximum opening stroke being predetermined by the stop plate 29 .

Wenn dagegen nur ein Teilöffnungshub der Düsennadel 20 erforderlich ist, wird an die Steuerleitung 44 kein Druck angelegt. Dies ermöglicht der Ventilfeder 34, die Ventilkugel 32 gegen den Ventilsitz 36 zu drücken, so daß die Verbindung vom Ausgang 28 zur Rückführleitung 46 blockiert ist.If, on the other hand, only a partial opening stroke of the nozzle needle 20 is required, no pressure is applied to the control line 44 . This enables the valve spring 34 to press the valve ball 32 against the valve seat 36 , so that the connection from the outlet 28 to the return line 46 is blocked.

Wenn nun über die Versorgungsbohrung 16 ein solcher Druck auf die Düsennadel 20 einwirkt, daß die Düsennadel 20 in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird, wirkt das in der Anschlagkammer 26 oberhalb des Kolbens 24 und in der Ventilkammer 30 enthaltene Fluid als hydraulische Feder, die nur ein begrenztes Öffnen der Dü sennadel ermöglicht. Die Steifigkeit dieser hydraulischen Feder ist so abgestimmt, daß der gewünschte Teilöffnungshub erzielt wird, bei dem nur die Gruppe von Spritzlöchern 14 freigegeben wird.If such a pressure acts on the nozzle needle 20 via the supply bore 16 that the nozzle needle 20 is acted upon in the opening direction, the fluid contained in the stop chamber 26 above the piston 24 and in the valve chamber 30 acts as a hydraulic spring which only opens to a limited extent the nozzle needle enables. The rigidity of this hydraulic spring is adjusted so that the desired partial opening stroke is achieved, in which only the group of spray holes 14 is released.

In Fig. 5 ist gezeigt, wie die Steuerventile aller Einspritzdüsen einer Einspritzan lage gemeinsam geschaltet werden können. Die Steuerleitungen werden gemein sam von einem Aktor 50 gesteuert, der die Steuerleitungen entweder mit einer Vorförder-Leitung 52 oder einem Leckage-Sammelraum verbinden kann. Wenn die Steuerleitungen 44 mit der Vorförder-Leitung verbunden sind, werden die Stellkolben der einzelnen Steuerventile mit unter Vorförderdruck stehendem Kraft stoff beaufschlagt. Dies führt dazu, daß das Steuerventil geöffnet ist, so daß der Ausgang 28 der Anschlagkammer 26 mit dem Leckage-Sammelraum verbunden ist und ein vollständiges Öffnen der Düsennadeln der Einspritzdüsen möglich ist. Wenn dagegen die Steuerleitungen 44 mit dem Leckage-Sammelraum verbunden sind, sind die Steuerventile 31 geschlossen, so daß eine Begrenzung des Öff nungshubes der Düsennadeln vorgenommen wird.In Fig. 5 it is shown how the control valves of all injection nozzles of an injection system can be switched together. The control lines are jointly controlled by an actuator 50 , which can connect the control lines to either a pre-feed line 52 or a leakage collecting space. When the control lines 44 are connected to the pre-delivery line, the control pistons of the individual control valves are supplied with fuel under pre-delivery pressure. This leads to the control valve being opened, so that the outlet 28 of the stop chamber 26 is connected to the leakage collecting space and a complete opening of the nozzle needles of the injection nozzles is possible. If, on the other hand, the control lines 44 are connected to the leakage collecting space, the control valves 31 are closed, so that a limitation of the opening stroke of the nozzle needles is carried out.

Ein besonderes Merkmal dieser Hubbegrenzung liegt darin, daß das Öffnen und Schließen des Steuerventils in den Einspritzpausen und somit im unbelasteten Zustand des Ventils erfolgt; die Kräfte zur Betätigung des Steuerventils sind damit sehr klein. Durch die unmittelbare Nähe des Steuerventils zur Anschlagkammer ergibt sich ein kleines Volumen und damit eine steife Kennlinie der von dem ein geschlossenen Volumen gebildeten hydraulischen Feder. Da das Steuerventil mit Kraftstoff betätigt werden kann, der nicht unter Einspritzdruck stehen muß, son dern lediglich unter Niederdruck, beispielsweise Vorförderdruck, ergibt sich ein geringer Energiebedarf und ein vereinfachter Aufbau, da keine Hochdruckleitun gen erforderlich sind. Ferner ergeben sich keine Probleme mit Druckschwingun gen. Alternativ zur Nutzung des Vorförderdrucks der Kraftstoffs kann der Nieder druck auch durch ein separates Versorgungssystem bereitgestellt werden oder durch einen Leckstrom des Hochdrucksystems.A special feature of this stroke limitation is that the opening and Closing of the control valve in the injection breaks and thus in the unloaded State of the valve; the forces for actuating the control valve are thus tiny. Due to the close proximity of the control valve to the stop chamber there is a small volume and thus a stiff characteristic curve of the one closed volume formed hydraulic spring. Since the control valve with Fuel can be operated, which does not have to be under injection pressure, son only under low pressure, for example pre-delivery pressure, results low energy consumption and a simplified structure, since no high pressure line conditions are required. Furthermore, there are no problems with pressure vibration As an alternative to using the pre-delivery pressure of the fuel, the Nieder pressure can also be provided by a separate supply system or due to a leakage current from the high pressure system.

In Fig. 2 ist eine Einspritzdüse gemäß einer zweiten Ausführungsform gezeigt. Für Bauelemente, die von der ersten Ausführungsform bekannt sind, werden die selben Bezugszeichen verwendet, und es wird auf die obigen Erläuterungen ver wiesen. Im Unterschied zur Einspritzdüse gemäß der ersten Ausführungsform ist die Einspritzdüse gemäß der zweiten Ausführungsform eine außenöffnende Ein spritzdüse, also eine Einspritzdüse, bei der die Düsennadel 20 zum Öffnen nach außen zum Brennraum hin verstellt wird. Aus diesem Grunde ist der Ausgang 28 in dem Abschnitt der Anschlagkammer 26 angeordnet, der bezüglich des Kolbens 24 den Spritzlöchern zugewandt ist.In FIG. 2, an injection nozzle is shown according to a second embodiment. The same reference numerals are used for components which are known from the first embodiment, and reference is made to the above explanations. In contrast to the injection nozzle according to the first embodiment, the injection nozzle according to the second embodiment is an externally opening injection nozzle, that is to say an injection nozzle in which the nozzle needle 20 is adjusted towards the outside to open towards the combustion chamber. For this reason, the outlet 28 is arranged in the section of the stop chamber 26 which faces the spray holes with respect to the piston 24 .

Hinsichtlich der Funktionsweise ergeben sich keine Unterschiede zu der Einspritz düse gemäß der ersten Ausführungsform.With regard to the mode of operation, there are no differences from the injection nozzle according to the first embodiment.

In Fig. 4 ist eine Variante zu dem in Fig. 3 gezeigten Steuerventil dargestellt. Anstelle des Stellkolbens 38 wird hier ein Piezo-Aktor 39 verwendet, der zusam men mit dem Fortsatz das Betätigungsteil für die Ventilkugel 32 bildet. Der Piezo- Aktor 39 kann direkt durch Längenänderung den Fortsatz 40 so zur Ventilfeder 34 hin bewegen, daß die Ventilkugel 32 vom Ventilsitz 36 abgehoben wird; anstelle der Steuerleitung 44 werden (nicht dargestellte) Kabel verwendet, um die notwen dige Spannung an den Piezo-Aktor anzulegen. FIG. 4 shows a variant of the control valve shown in FIG. 3. Instead of the actuating piston 38 , a piezo actuator 39 is used here, which together with the extension forms the actuating part for the valve ball 32 . The piezo actuator 39 can move the extension 40 towards the valve spring 34 directly by changing the length so that the valve ball 32 is lifted off the valve seat 36 ; instead of the control line 44 (not shown) cables are used to apply the necessary voltage to the piezo actuator.

In Fig. 5 ist schematisch das Steuerventil 31 gemäß der Variante von Fig. 4 gezeigt. Der Piezo-Aktor 39 kann durch Betätigung der Ventilkugel 32 die Verbin dung des Ausgangs 28 zur Rückführleitung 46 öffnen oder schließen, um auf die se Weise einen variablen Hub der Düsennadel 20 der Einspritzdüse zu erzielen.The control valve 31 according to the variant of FIG. 4 is shown schematically in FIG. 5. The piezo actuator 39 can open or close the connection of the output 28 to the return line 46 by actuating the valve ball 32 in order to achieve a variable stroke of the nozzle needle 20 of the injection nozzle in this manner.

In den Fig. 7a und 7b ist eine erste Variante zur zweiten Ausführungsform ge zeigt, also eine außenöffnende Einspritzdüse. Soweit bei dieser Variante Bauteile verwendet werden, die von den vorhergehenden Figuren bekannt sind, werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen.In FIGS. 7a and 7b is a first variant of the second embodiment shows ge, ie a outwardly opening injection nozzle. Insofar as components are used in this variant which are known from the preceding figures, the same reference numerals are used and reference is made to the above explanations.

Im Unterschied zu dem Steuerventil, das in Fig. 3a gezeigt ist, wird bei dem Steuerventil, das im Detail in Fig. 7b gezeigt ist, zusätzlich zum ersten Ventilsitz 36 ein zweiter Ventilsitz 37 verwendet, der dem ersten Ventilsitz auf der anderen Seite des Ventilkonus 32' gegenüberliegt.In contrast to the control valve shown in FIG. 3a, in the control valve shown in detail in FIG. 7b, in addition to the first valve seat 36, a second valve seat 37 is used, which is the first valve seat on the other side of the valve cone 32 'lies opposite.

Wenn der Ventilkonus am ersten Ventilsitz anliegt, ist der Ausgang aus der An schlagkammer 26 verschlossen. In diesem Zustand ist ein hydraulischer Huban schlag gebildet, der den Öffnungshub der Düsennadel 12 nach einer Strecke von etwa 50% des maximalen Öffnungshubes begrenzt, die Öffnungsbewegung der Düsennadel also stoppt.When the valve cone abuts the first valve seat, the outlet from the impact chamber 26 is closed. In this state, a hydraulic stroke stop is formed, which limits the opening stroke of the nozzle needle 12 after a distance of approximately 50% of the maximum opening stroke, thus stopping the opening movement of the nozzle needle.

Wenn der Stellkolben 38 mit Niederdruck beaufschlagt wird, der vorzugsweise kleiner als 10 bar ist, wird das Steuerventil geöffnet und der Ventilkonus vom er sten Ventilsitz abgehoben und in Anlage am zweiten Ventilsitz 37 gebracht. Da durch ist die Verbindung von der Anschlagkammer über deren Ausgang 28 hin zur Rückführleitung geöffnet, so daß die beim Öffnungshub der Düsennadel vom Kol ben 24 verdrängte Fluidmenge aus der Anschlagkammer 26 abfließen kann. When the actuating piston 38 is acted upon by low pressure, which is preferably less than 10 bar, the control valve is opened and the valve cone is lifted from the most valve seat and brought into contact with the second valve seat 37 . Since the connection from the stop chamber via the outlet 28 to the return line is opened so that the amount of fluid displaced by the piston ben 24 during the opening stroke of the nozzle needle can flow out of the stop chamber 26 .

Der zweite Ventilsitz dient dazu, bei einem eventuellen Druckaufbau im Steuer ventil zu verhindern, daß auf den Ventilkonus eine Schließkraft wirkt, die ihn ge gen den ersten Ventilsitz beaufschlagt und das Steuerventil schließt. Ein solcher Druckaufbau könnte von dem bei einer Fluidrückströmung beim Öffnen der Dü sennadel wirkenden Strömungswiderstand hervorgerufen werden. Bei einem Druckaufbau würde eine Schließkraft erzeugt, die zum einen von der Druckdiffe renz zwischen dem auf den Stellkolben einwirkenden Druck und dem Druck auf der von dem Stellkolben abgewandten Seite des Ventilkonus und zum anderen von der Querschnittsfläche des Stellkolbens bestimmt wird. Wenn nun der Ventil konus am zweiten Ventilsitz anliegt, wird die für die Schließkraft maßgebliche Flä che des Ventilkonus vom Druck im Steuerventil abgekoppelt, so daß diese Fläche bei einer Druckerhöhung im Steuerventil unwirksam ist. Dies führt dazu, daß bei einer Druckerhöhung keine Schließkraft erzeugt wird, sondern im Gegenteil eine Öffnungskraft, welche die vom Stellkolben bereitgestellte Kraft unterstützt und den Ventilkonus noch fester gegen den zweiten Ventilsitz drückt (Selbsthaltefunktion). Somit muß nicht darauf geachtet werden, ob der auf den Stellkolben einwirkende Niederdruck bei allen Betriebsbedingungen in der Lage ist, den Ventilkonus in der geöffneten Stellung zu halten.The second valve seat is used in the event of a pressure build-up in the control valve to prevent a closing force acting on the valve cone that ge acted on the first valve seat and the control valve closes. Such a Pressure build-up could be that of a fluid backflow when opening the nozzle flow resistance acting on the needle. At a Pressure build-up would generate a closing force, which is due to the pressure differences difference between the pressure acting on the actuating piston and the pressure the side of the valve cone facing away from the actuating piston and the other is determined by the cross-sectional area of the actuating piston. If now the valve cone on the second valve seat, the area relevant for the closing force becomes che of the valve cone decoupled from the pressure in the control valve, so that this area is ineffective in the event of a pressure increase in the control valve. This leads to the fact that an increase in pressure does not produce a closing force, on the contrary one Opening force that supports the force provided by the actuating piston and the Valve cone presses even more firmly against the second valve seat (self-holding function). It is therefore not necessary to pay attention to whether the one acting on the actuating piston Low pressure is able to close the valve cone in all operating conditions to keep open position.

Durch die Verwendung von Niederdruck zur Ansteuerung des Steuerventils erge ben sich deutlich reduzierte Absteuermengen, so daß sich ein verbesserter hy draulischer Wirkungsgrad ergibt. Auch ergibt sich durch die verringerten Rück laufmengen, die eine hohe Temperatur haben, eine Reduzierung der Temperatur belastungen des Kraftstofftanksystems.By using low pressure to control the control valve ben significantly reduced tax amounts, so that an improved hy drastic efficiency results. Also results from the reduced back quantities that have a high temperature, a reduction in temperature loads on the fuel tank system.

In den Fig. 7c und 7d ist eine Variante des in Fig. 7b gezeigten Steuerventils dargestellt. Der Ventilkonus 32' weist eine dem Ventilsitz 36 zugeordnete Ven tilfläche 60 auf, die als Kugelabschnitt mit einem Radius R geformt ist. Der Radius R ist vergleichsweise groß gewählt. Bei einem Durchmesser des Ventilsitzes von 2 mm liegt der Radius R in der Größenordnung von 3 mm. Der Ventilsitz ist so aus gebildet, daß der von ihm gebildete Kegel einen Öffnungswinkel W1 von 70° be züglich der Mittelachse des Ventilkonus hat. A variant of the control valve shown in FIG. 7b is shown in FIGS. 7c and 7d. The valve cone 32 'includes a valve seat 36 associated Ven tilfläche to 60, which is shaped as a spherical segment having a radius R. The radius R is chosen to be comparatively large. With a diameter of the valve seat of 2 mm, the radius R is of the order of 3 mm. The valve seat is formed from that the cone formed by it has an opening angle W1 of 70 ° be with respect to the central axis of the valve cone.

Der Fortsatz 40 des Ventilkonus 32' ist mit einem Vorsprung 62 versehen, der in der Führungsbohrung 64 für den Ventilkonus 32' anliegt. Auf diese Weise ist eine doppelte Führung für den Ventilkonus gebildet, so daß eine radiale Verschiebung des Ventilkonus, wie sie aufgrund einer aus der Absteuerbohrung kommenden Druckwelle und/oder von Radialkräften der Ventilfeder 34 hervorgerufen werden könnte, sicher verhindert. Dies gewährleistet die korrekte Lage des Ventilkonus am Ventilsitz, was die Zuverlässigkeit der Dichtwirkung erhöht.The extension 40 of the valve cone 32 'is provided with a projection 62 which bears in the guide bore 64 for the valve cone 32 '. In this way, a double guide for the valve cone is formed, so that a radial displacement of the valve cone, as it could be caused by a pressure wave coming from the control bore and / or radial forces of the valve spring 34 , is reliably prevented. This ensures the correct position of the valve cone on the valve seat, which increases the reliability of the sealing effect.

In den Fig. 7e und 7f ist eine weitere Variante des in Fig. 7b gezeigten Steu erventils dargestellt. Der Ventilkonus 32' weist eine dem Ventilsitz 36 zugeordnete Ventilfläche 60 auf, die hier aus zwei Kegelstumpfflächen 66, 68 gebildet ist. Der Ventilsitz ist so ausgebildet, daß der von ihm gebildete Kegel einen Öffnungswin kel W1 von 70° bezüglich der Mittelachse des Ventilkonus hat. Die beiden Kegel stumpfflächen 66 und 68 schließen mit der Mittelachse des Konus einen Winkel W2 bzw. W3 ein, der in der Größenordnung von 80° bzw. 45° beträgt.In Figs. 7e and 7f shows a further variant of the in Figure 7b. STEU shown is shown erventils. The valve cone 32 ′ has a valve surface 60 assigned to the valve seat 36 , which is formed here from two truncated cone surfaces 66 , 68 . The valve seat is designed so that the cone formed by it has an opening angle W1 of 70 ° with respect to the central axis of the valve cone. The two truncated cones 66 and 68 form an angle W2 and W3 with the central axis of the cone, which is of the order of 80 ° and 45 °, respectively.

Die Doppelkegel-Ventilfläche führt zu einer reinen Linienberührung und damit zu einer hohen Flächenpressung, was die Dichtwirkung positiv beeinflußt. Außerdem ist die Doppelkegel-Ventilfläche im Vergleich zur Kugel-Ventilfläche besser und reproduzierbarer zu fertigen, was wiederum die Zuverlässigkeit der Dichtwirkung erhöht und außerdem zu einer Kostensenkung führt.The double cone valve surface leads to a pure line contact and thus a high surface pressure, which has a positive effect on the sealing effect. Moreover the double-cone valve surface is better and compared to the ball valve surface to produce more reproducible, which in turn increases the reliability of the sealing effect increased and also leads to a reduction in costs.

In den Fig. 7g und 7h ist eine wiederum weitere Variante des in Fig. 7b ge zeigten Steuerventils dargestellt. Der Ventilkonus 32' weist hier keinen Fortsatz auf, so daß keine doppelte Führung für den Ventilkonus gebildet ist. Ähnlich wie in der vorhergehenden Variante besteht die Ventilfläche 60 des Ventilkonus 32' aus zwei Kegelstumpfflächen 66, 68. Der mit der Mittelachse eingeschlossene Öff nungswinkel W1 des Ventilsitzes beträgt hier 29,5°, während die Winkel W2 und W3 der Kegelstumpfflächen 66, 68 der Ventilfläche 60 30,5° bzw. 22,5° betragen.In FIGS. 7g and 7h a still further variant of the in Figure 7b. Ge showed control valve is shown. The valve cone 32 'has no extension here, so that no double guide for the valve cone is formed. Similar to the previous variant, the valve surface 60 of the valve cone 32 'consists of two truncated cone surfaces 66 , 68 . The opening angle W1 of the valve seat included with the central axis is 29.5 ° here, while the angles W2 and W3 of the truncated cone surfaces 66 , 68 of the valve surface 60 are 30.5 ° and 22.5 °, respectively.

Aufgrund des spitzen Winkels, den die Fläche des Ventilsitzes mit der Mittelachse einschließt, wird ein radiales Herausdrücken des Ventilkonus aus seinem Ventil sitz, das hervorgerufen werden könnte von einer seitlich wirkenden Druckwelle aus der Absteuerbohrung bzw. einer Radialkomponente der Kraft der Ventilfeder, zuverlässig vermieden. Damit wird auch die zweite, fertigungstechnisch aufwendi ge doppelte Kolbenführung überflüssig, wobei der Fertigungsaufwand für den Ventilsitz gleich bleibt. Die spitzwinklige Doppelkegel-Ventilfläche trägt zum siche ren Abdichten bei.Because of the acute angle that the surface of the valve seat with the central axis includes a radial pushing the valve cone out of its valve seat that could be caused by a lateral pressure wave from the control bore or a radial component of the force of the valve spring, reliably avoided. This also makes the second one technically complex ge double piston guide superfluous, the manufacturing effort for the Valve seat remains the same. The acute-angled double-cone valve surface contributes to the safe sealing.

In den Fig. 8a und 8b ist eine zweite Variante zur zweiten Ausführungsform gezeigt. Soweit bei dieser Variante Bauteile verwendet werden, die von den vor hergehenden Figuren bekannt sind, werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen.In FIGS. 8a and 8b there is shown a second variant of the second embodiment. As far as components are used in this variant, which are known from the preceding figures, the same reference numerals are used and reference is made to the above explanations.

Im Unterschied zur ersten Variante wird hier wieder, wie bereits aus Fig. 3 be kannt, eine Ventilkugel 32 verwendet, die vom Stellkolben 38 über den Fortsatz 40 vom ersten Ventilsitz 36 abgehoben und gegen den zweiten Ventilsitz 37 gedrückt werden kann.In contrast to the first variant, here again, as already known from FIG. 3, a valve ball 32 is used, which can be lifted from the actuating piston 38 via the extension 40 from the first valve seat 36 and pressed against the second valve seat 37 .

Auch bei dieser Variante ergibt sich bei einem Druckaufbau im Steuerventil eine Selbsthaltefunktion, da die vom Stellkolben 38 abgewandte Fläche der Ventilkugel nicht mit dem höheren Druck beaufschlagt wird.This variant also results in a self-holding function when the pressure in the control valve builds up, since the surface of the valve ball facing away from the actuating piston 38 is not subjected to the higher pressure.

Ein Vorteil gegenüber der ersten Variante besteht darin, daß die gegenüber dem Fortsatz 40 bewegbare Ventilkugel 32 einen automatischen Toleranzausgleich zwischen der Führung für den Stellkolben und den Ventilsitzen ermöglicht. An advantage over the first variant is that the valve ball 32, which is movable relative to the extension 40, enables automatic tolerance compensation between the guide for the actuating piston and the valve seats.

Reference list

1010th

Düsenkörper
Nozzle body

1212th

Spritzloch
Spray hole

1414

Spritzloch
Spray hole

1616

Versorgungsbohrung
Supply well

1818th

Druckkammer
Pressure chamber

2020th

Düsennadel
Nozzle needle

2222

Rückstellfeder
Return spring

2424th

Kolben
piston

2626

Anschlagkammer
Stop chamber

2828

Ausgang
output

2929

Anschlagplatte
Stop plate

3030th

Ventilkammer
Valve chamber

3131

Steuerventil
Control valve

3232

Ventilkugel
Valve ball

3232

' Ventilkonus
'' Valve cone

3434

Ventilfeder
Valve spring

3636

Ventilsitz
Valve seat

3737

Ventilsitz
Valve seat

3838

Stellkolben
Adjusting piston

3939

Piezo-Aktor
Piezo actuator

4040

Fortsatz
Continuation

4242

Stellkammer
Control chamber

4444

Steuerleitung
Control line

4646

Rückführleitung
Return line

4848

Leckage-Sammelraum
Leakage collecting room

4949

Leckage-Abführleitung
Leakage discharge line

5050

Aktor
Actuator

5252

Vorförder-Leitung
Pre-conveyor line

6060

Ventilfläche
Valve surface

6262

Vorsprung
head Start

6464

Führungsbohrung
Pilot hole

6666

Kegelstumpffläche
Truncated cone surface

6868

Kegelstumpffläche
W1 Winkel Ventilfläche
W2 Winkel Kegelstumpffläche
W3 Winkel Kegelstumpffläche
R Radius Ventilfläche
Truncated cone surface
W1 angle of valve surface
W2 truncated cone surface angle
W3 truncated cone surface angle
R Radius valve area

Claims

1. Injection nozzle with a nozzle body ( 10 ), a displaceable in this nozzle needle ( 20 ), two groups of spray holes ( 12 , 14 ), which are released depending on an opening stroke of the nozzle needle, a piston ( 24 ) with the Nozzle needle is connected, a stop chamber ( 26 ) in which the piston is arranged and which is provided with an outlet ( 28 ), and a control valve ( 31 ) which can open and close the outlet of the stop chamber, thereby increasing the stroke of the piston in the stop chamber and thus the opening stroke of the nozzle needle can be selectively limited.

2. Injection nozzle according to claim 1, characterized in that the control valve is a solenoid valve.

3. Injection nozzle according to one of claims 1 and 2, characterized in that the control valve ( 31 ) has a valve element ( 30 ) which is acted upon by a Ventilfe the ( 34 ) against a valve seat ( 36 ) and by an actuating part ( 38 , 40 ; 39 , 40 ) can be lifted off the valve seat ( 36 ).

4. Injection nozzle according to claim 3, characterized in that the Ventilele element is a valve ball ( 32 ).

5. Injection nozzle according to claim 3, characterized in that the Ventilele element is a valve cone ( 32 ').

6. Injection nozzle according to claim 5, characterized in that the valve cone has a valve surface ( 60 ) which is designed as a spherical section.

7. Injection nozzle according to claim 5, characterized in that the valve cone has a valve surface ( 60 ) which is formed by two adjacent conical frustum surfaces ( 66 , 68 ).

8. Injection nozzle according to claim 7, characterized in that the opening angle (W2) of the truncated cone surface closer to the extension ( 46 ) is slightly smaller than the opening angle (W1) of the valve seat ( 36 ).

9. Injection nozzle according to claim 8, characterized in that the angle W1 Is 29.5 ° and the angle W2 is 30.5 °.

10. Injection nozzle according to claim 7, characterized in that the opening angle (W2, W3) of the two truncated cone surfaces ( 66 , 68 ) differ greatly from the opening angle (W1) of the valve seat.

11. Injection nozzles according to claim 10, characterized in that the opening angle (W2, W3) of the two truncated cone surfaces are 80 ° and 45 °, respectively the opening angle (W1) of the valve seat is approximately 70 °.

12. Injection nozzle according to one of claims 3 to 11, characterized in that the actuating part is a piezo actuator ( 39 ).

13. Injection nozzle according to one of claims 3 to 11, characterized in that the actuating part is an actuating piston ( 38 ) which can be acted upon by fuel which is at a low pressure.

14. Injection nozzle according to claim 13, characterized in that the low pressure is equal to a fuel feed pressure.

15. Injection nozzle according to claim 13, characterized in that the low pressure is provided by a separate supply.

16. Injection nozzle according to claim 13, characterized in that the low pressure comes from a leak in the high-pressure fuel system.

17. Injection nozzle according to one of claims 3 to 16, characterized in that a second valve seat ( 37 ) is provided, on which the valve element ( 32 ; 32 ') can rest when the control valve is open.

18. Injection nozzle according to one of claims 1 to 17, characterized in that the nozzle needle ( 20 ) with the two groups of spray holes ( 12 , 14 ) is seen ver.

19. Injection nozzle according to one of claims 1 to 17, characterized in that the nozzle body ( 10 ) with the two groups of spray holes ( 12 , 14 ) is seen ver.