DE102004015746A1 - Fuel injection valve for internal combustion engine has pressure chamber with volume variable through movement of at least one of two nozzle needles so that pressure chamber applies additional force on at least one nozzle needle - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil einer Brennkraftmaschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art aus.The Invention is based on a fuel injection valve of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 closer defined type.
Ein
derartiges Kraftstoffeinspritzventil ist aus der
Das
aus der
An den den Einspritzöffnungen abgewandten Stirnflächen grenzen die beiden Düsennadeln an einen Ventilsteuerraum, in dem ein Fluiddruck herrscht, der mittels der Ventilsteuereinheit eingestellt wird. Zum Öffnen der Düsennadeln wird der in dem Ventilsteuerraum herrschende Fluiddruck verringert, so dass die jeweilige Düsennadel durch einen an einer Druckschulter angreifenden Hochdruck in Öffnungsstellung verfahren wird. Das Öffnungsverhalten der beiden Düsennadeln ist abhängig von der Ausbildung der Druckschultern und von Schließfedern, die die Düsennadeln jeweils in Schließrichtung vorspannen.At the injection ports facing away faces border the two nozzle needles to a valve control chamber, in which a fluid pressure prevails, by means of the valve control unit is set. To open the nozzle needles is in the valve control room reducing fluid pressure, so that the respective nozzle needle by acting on a pressure shoulder high pressure in the open position is moved. The opening behavior the two nozzle needles depends on from the formation of the pressure shoulders and closing springs, the nozzle needles each bias in the closing direction.
Die Abstimmung des Öffnungsverhaltens der beiden Düsennadeln gestaltet sich sehr schwierig, da nur wenige Freiheitsgrade zur Verfügung stehen, um ein jeweils an die vorliegenden Einsatzbedingungen angepasstes, vorteilhaftes Einspritz- und Schaltverhalten zu erreichen.The Matching the opening behavior the two nozzle needles turns out to be very difficult because only a few degrees of freedom to disposal in order to comply with the respective conditions of use, achieve advantageous injection and switching behavior.
So kann beispielsweise eine Einstellung der Schließgeschwindigkeiten der Düsennadeln durch entsprechende Auslegung des Verhältnisses zwischen dem Durchmesser einer Zulaufdrossel und dem Durchmesser einer Ablaufdrossel des Ventilsteuerraumes erfolgen. Auf diesem Wege kann zwar ein schnelleres Öffnen der Düsennadel realisiert werden, was sich aber in einer Verschlechterung der Kleinstmengenfähigkeit des Einspritzventils niederschlägt.So For example, an adjustment of the closing speeds of the nozzle needles by appropriate interpretation of the ratio between the diameter an inlet throttle and the diameter of an outlet throttle of Valve control room done. In this way, although a faster opening of the nozzle needle be realized, but this is in a deterioration of the smallest quantity capability of the injection valve precipitates.
Ferner ist zu beachten, dass bei einem System mit einem einzigen Ventilsteuerraum für beide Düsennadeln gegebenenfalls eine sinnvolle Ansteuerung der inneren Düsennadel nicht mehr gewährleistet sein kann, da mit der Festlegung der Auslegung der äußeren Düsennadel aufgrund der Koaxialführung der inneren Düsennadel auch die Auslegung der inneren Düsennadel weitgehend festgelegt ist.Further It should be noted that in a system with a single valve control room for both nozzle needles where appropriate, a meaningful control of the inner nozzle needle no longer guaranteed can be there with the definition of the design of the outer nozzle needle due to the coaxial guide the inner nozzle needle also the design of the inner nozzle needle is largely fixed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung einer zusätzlichen Leckage einen weiteren Freiheitsgrad bei der Ansteuerung der Düsennadeln eines Kraftstoffeinspritzventils mit einer Koaxial-Vario-Düse zu schaffen, so dass das Verhältnis zwischen den Düsennadelöffnungsgeschwindigkeiten und den Düsennadelschließgeschwindigkeiten optimiert eingestellt werden kann.Of the Invention is based on the object, while avoiding an additional Leakage another degree of freedom in the control of the nozzle needles to provide a fuel injection valve with a coaxial vario nozzle, so the ratio between the nozzle needle opening speeds and the nozzle needle closing speeds can be adjusted optimally.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und einem Druckraum, dessen Volumen durch die Bewegung mindestens einer der beiden Düsennadeln so veränderbar ist, dass der Druckraum eine Druckänderung erfährt und eine zusätzliche Kraft auf mindestens eine der Düsennadeln wirkt, hat den Vorteil, dass zusätzliche Schließ- bzw. Öffnungskräfte auf zumindest eine der Düsennadeln induziert werden können, was durch eine partielle Druckabsenkung oder Druckerhöhung in dem Druckraum erreicht wird. Der Druckraum grenzt zweckmäßigerweise an eine Druckstufe bzw. Druckschulter zumindest einer der beiden Düsennadeln, so dass die Druckänderung entsprechend auch auf die betreffende Düsennadel wirkt. Die Druckstufe ist zweckmäßigerweise durch eine Durchmesseränderung zumindest einer der Düsennadeln realisiert.The Fuel injection valve according to the invention an internal combustion engine having the features of the preamble of claim 1 and a pressure chamber whose volume the movement of at least one of the two nozzle needles so changeable is that the pressure chamber undergoes a pressure change and an additional Force on at least one of the nozzle needles has the advantage that extra closing or opening forces on at least one of the nozzle needles can be induced what by a partial pressure reduction or pressure increase in the pressure chamber is reached. The pressure chamber is conveniently adjacent to a compression or pressure shoulder at least one of the two Nozzle needles, so that the pressure change accordingly also acts on the relevant nozzle needle. The pressure level is expediently by a change in diameter at least one of the nozzle needles realized.
Das Kraftstoffeinspritzventil nach der Erfindung kann insbesondere Bestandteil eines Common-Rail-Einspritzsystems sein und zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer Dieselbrennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges dienen. In diesem Fall steht das Einspritzventil mit einem die so genannte Common-Rail darstellenden Hochdruckspeicher in Verbindung, der unter Hochdruck stehenden Kraftstoff für sämtliche Einspritzventile der betreffenden Brennkraftmaschine bereitstellt. Der Hochdruckspeicher wird mittels einer Hochdruckpumpe gespeist.The fuel injection valve according to the invention may in particular be part of a common-rail injection system and for the injection of fuel into a combustion chamber of a diesel fuel serve engine of a motor vehicle. In this case, the injection valve communicates with a so-called common-rail high-pressure accumulator which provides high-pressure fuel for all injection valves of the respective internal combustion engine. The high pressure accumulator is fed by means of a high pressure pump.
Je nach Auslegung der aus der inneren und der äußeren Düsennadel bestehenden Nadeleinheit kann der Druckraum zwischen der inneren und der äußeren Düsennadel, zwischen der äußeren Düsennadel und einem Gehäuse der Düseneinheit oder auch zwischen einer der beiden Düsennadeln und einer an die Düseneinheit grenzenden Drosselplatte angeordnet sein. In der Drosselplatte sind üblicherweise zumindest eine Zulaufdrossel und eine Ablaufdrossel für den Ventilsteuerraum ausgebildet.ever according to interpretation of the inner and outer nozzle needle needle unit can the pressure space between the inner and outer nozzle needle, between the outer nozzle needle and a housing the nozzle unit or between one of the two nozzle needles and one of the nozzle unit be arranged adjacent throttle plate. In the throttle plate are usually at least one inlet throttle and an outlet throttle for the valve control room educated.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils nach der Erfindung ist der Druckraum über als Drosseln wirkende Führungsspalte der inneren und/oder der äußeren Düsennadel mit mindestens einem Hochdruckraum verbunden. Über diese Führungsspalte dringt bei Betätigung der Düsennadel aus dem Hochdruckraum Kraftstoff in den Druckraum ein. Dieser kann aber durch entsprechende Vorkehrungen auch wieder aus dem Druckraum ausgebracht werden.at a preferred embodiment of the fuel injection valve according to the invention, the pressure chamber over than Throttles acting guide gaps the inner and / or outer nozzle needle with connected to at least one high-pressure chamber. The nozzle needle penetrates via this guide gap when actuated from the high pressure chamber fuel into the pressure chamber. This one can but by appropriate precautions also again from the pressure room be applied.
Zum Ausbringen des Kraftstoffs aus dem Druckraum ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils nach der Erfindung ein Rückschlagventil vorgesehen, das den Druckraum mit einem Hochdruckraum verbindet. Alternativ kann zu diesen Zwecken beispielsweise auch eine Ablaufdrossel eingesetzt werden.To the Expelling the fuel from the pressure chamber is at an advantageous embodiment the fuel injection valve according to the invention, a check valve provided, which connects the pressure chamber with a high-pressure chamber. Alternatively, for these purposes, for example, an outlet throttle be used.
Da der Druckraum über die Führungen der Düsennadeln abgedichtet ist und der Kraftstoff aus dem Hochdruckraum während der Betätigungsphase der Düsennadeln nicht schlagartig in den Druckraum zu- bzw. aus diesem abströmen kann, wird eine zusätzliche Kraft erzeugt, die das Öffnungs- bzw. Schließverhalten zumindest einer der beiden Düsennadeln beeinflusst. Ein derartig ausgelegtes System bietet aufgrund der Erzeugung eines zusätzlichen Freiheitsgrades ein gute Abstimmbarkeit, was wiederum zu geringeren Kosten des Kraftstoffeinspritzventils und günstigeren Emissionswerten der betreffenden Brennkraftmaschine führen kann. Da die lokale Druckänderung, d. h. die Druckänderung in dem Druckraum, durch die Betätigung zumindest einer der beiden Düsennadeln induziert und auch wieder aufgehoben wird, ist keine zusätzliche Verbindung zwischen dem Druckraum und einem Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzventils erforderlich. Die Düseneinheit ist damit leckagefrei, was wiederum den Einsatz kleinerer und damit kostengünstigerer Rücklaufpumpen bei dem betreffenden Einspritzsystem ermöglicht.There the pressure chamber over the guides the nozzle needles is sealed and the fuel from the high pressure chamber during the Actuation phase of nozzle needles can not abruptly flow into or out of the pressure chamber, will be an extra Generates force that is the opening or closing behavior at least one of the two nozzle needles affected. Such a designed system offers due to the Generation of an additional degree of freedom a good tunability, which in turn at a lower cost of the fuel injector and cheaper Emission values of the relevant internal combustion engine can lead. Because the local pressure change, d. H. the pressure change in the pressure chamber, by the operation at least one of the two nozzle needles is induced and also canceled is no additional Connection between the pressure chamber and a low pressure area of the Fuel injection valve required. The nozzle unit is thus leak-free, which in turn means the use of smaller and therefore cheaper return pumps allows for the relevant injection system.
Das Kraftstoffeinspritzventil nach der Erfindung kann beispielsweise so ausgelegt sein, dass ein Öffnen der äußeren Düsennadel zu einer Volumenvergrößerung des Druckraums und damit zu einer Druckminderung in dem Druckraum führt, so dass das Öffnen der äußeren Düsennadel eine Dämpfung und ein Schließen der äußeren Düsennadel eine Beschleunigung erfährt. Diese Auslegung führt zu einer Verbesserung der Kleinstmengenfähigkeit des Kraftstoffeinspritzventils. Im Volllastbetrieb, d. h. beim Öffnen der inneren Düsennadel, führt diese Auslegung bei Anordnung des Druckraums zwischen der inneren Düsennadel und der äußeren Düsennadel auch zu einer Beschleunigung eines Öffnungsvorgangs der inneren Düsennadel.The Fuel injection valve according to the invention, for example be designed so that an opening the outer nozzle needle to an increase in volume of the Pressure chamber and thus leads to a reduction in pressure in the pressure chamber, so that opening the outer nozzle needle a damping and lock in the outer nozzle needle experiencing an acceleration. This interpretation leads to improve the miniaturization capability of the fuel injection valve. In full load operation, d. H. When opening the inner nozzle needle, leads this Design with arrangement of the pressure space between the inner nozzle needle and the outer nozzle needle also to an acceleration of an opening process of the inner Nozzle needle.
Alternativ kann das Kraftstoffeinspritzventil nach der Erfindung so ausgelegt sein, dass ein Öffnen der äußeren Düsennadel zu einer Volumenverkleinerung des Druckraums und damit zu einer Druckerhöhung in dem Druckraum führt, so dass das Öffnen der äußeren Düsennadel eine Dämpfung und ein Schließen der äußeren Düsennadel eine Beschleunigung erfährt.alternative For example, the fuel injection valve according to the invention can be designed in this way be that one opening the outer nozzle needle to a reduction in volume of the pressure chamber and thus to a pressure increase in the pressure room, so that the opening the outer nozzle needle a damping and a closing the outer nozzle needle experiencing an acceleration.
Auch ist es denkbar, dass ein Öffnen der inneren Düsennadel zu einer Volumenverkleinerung des Druckraums führt, so dass das Öffnen der inneren Düsennadel eine Dämpfung und ein Öffnen der äußeren Düsennadel eine Beschleunigung erfährt.Also it is conceivable that an opening the inner nozzle needle leads to a reduction in volume of the pressure chamber, so that the opening of the inner nozzle needle a damping and an opening the outer nozzle needle experiencing an acceleration.
Auch kann der Druckraum so ausgelegt sein, dass ein Öffnen der inneren Düsennadel zu einer Volumenvergrößerung des Druckraums führt, so dass ein Öffnen der äußeren Düsennadel eine Beschleunigung erfährt.Also the pressure chamber can be designed so that opening the inner nozzle needle to an increase in volume of the Pressure chamber leads, allowing an opening the outer nozzle needle experiencing an acceleration.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further Advantages and advantageous embodiments of the subject to The invention are the description, the drawings and the claims removed.
Zeichnungdrawing
Neun Ausführungsbeispiele eines Kraftstoffeinspritzventils nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigennine embodiments a fuel injection valve according to the invention are in the Drawing schematically simplified and shown in the following description explained. Show it
Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments
In
Die
Düseneinheit
Die äußere Düsennadel
Die
Steuerung des Druckniveaus in dem Ventilsteuerraum
Eine
Ansteuerung des Ventilschließglieds
Der
Ventilraum
In
der Düseneinheit
Der
ringförmige
Druckraum
Im
Bereich verringerten Durchmessers ist in der inneren Düsennadel
Ferner
ist an der inneren Düsennadel
im Bereich des Nadelsitzes
Das
in
Wenn
eine Einspritzung von Kraftstoff in dem Brennraum erfolgen soll,
wird der piezoelektrische Aktuator
Beim
Anschlagen der äußeren Düsennadel
Sobald
die innere Düsennadel
Zum
Beenden des Einspritzvorgangs wird der piezoelektrische Aktuator
Während des Öffnens der äußeren Düsennadel
In
In
Bei
der in
In
In
In
In
In
der äußeren Düsennadel
Zwischen
dem Ringbund
Ein Öffnen der äußeren Düsennadel
In
In
Ein Öffnen der
inneren Düsennadel
Claims (10)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=34983022
Family Applications (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20111001 |