Die
Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil mit koaxialem Ventilnadelverbund
für Brennkraftmaschinen
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The
The invention relates to a fuel injection valve with coaxial valve needle assembly
for internal combustion engines
according to the preamble of claim 1.
Ein
Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 wird bereits in der DE 10200401980036 A1 beschrieben.
Bei diesem Einspritzventil ist ein Ventilnadelverbund mit einer
inneren und einer äußeren Ventilnadel
vorgesehen, wobei für
beide Ventilnadeln ein einziger Steuerraum vorhanden ist. Die die Öffnung der
inneren Ventilnadel steuernde Druckfläche ist an einer ventilsitzseitigen
Stirnfläche
der inneren Ventilnadel angeordnet. Die die Öffnung der äußeren Ventilnadel steuernde Druckfläche wird
von einer Druckschulter gebildet, die beabstandet von der ventilsitzseitigen
Stirnfläche an
der äußeren Ventilnadel
angeordnet ist. Die Druckschulter ist einem Ventilnadeldruckraum
ausgesetzt, der als Ringraum am äußeren Umfang
der äußeren Ventilnadel
ausgebildet ist. Beide Ventilnadeln sind zur Einleitung des Schließvorganges
druckausgeglichen, da die schließend wirkenden Flächen gleich
groß wie
die öffnend
wirkenden Flächen
sind und beide Flächen
den gleichen Druck erfahren. Beide Ventilnadeln schließen über Federkräfte.A fuel injection valve according to the preamble of claim 1 is already in the DE 10200401980036 A1 described. In this injection valve, a valve needle assembly is provided with an inner and an outer valve needle, wherein a single control chamber is provided for both valve needles. The opening of the inner valve needle controlling pressure surface is arranged on a valve seat side end face of the inner valve needle. The pressure surface which controls the opening of the outer valve needle is formed by a pressure shoulder, which is arranged at a distance from the valve seat-side end face on the outer valve needle. The pressure shoulder is exposed to a valve needle pressure chamber which is formed as an annular space on the outer circumference of the outer valve needle. Both valve needles are pressure balanced to initiate the closing process, since the closing acting surfaces are the same size as the opening acting surfaces and both surfaces experience the same pressure. Both valve pins close via spring forces.
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftstoffeinspritzventil
mit einem koaxialem Ventilnadelverbund zu schaffen, das kompakt
ausgeführt ist
und das mehr Möglichkeiten
für die
Auslegung der Druckflächen
bietet.task
The present invention is a fuel injection valve
to create a coaxial valve needle assembly, the compact
is executed
and more options
for the
Design of printing surfaces
offers.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die
Aufgabe der Erfindung wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil weist
einen kompakten Aufbau auf und bietet mehr Möglichkeiten für die Auslegung
der Druckflächen
als bei bekannten Kraftstoffeinspritzventilen mit einem koaxialen
Ventilnadelverbund, weil die Ventilnadeldrückräume für die die Öffnungen der inneren und der äußeren Ventilnadel
steuernden Druckflächen
jeweils an den ventilsitzseitigen Stirnflächen der Ventilnadeln ausgebildet
sind. Bei geschlossenen Ventilnadeln sind beide Spritzlochreihen
hydraulisch abgedichtet, weshalb auf Doppelsitze für beiden
Ventilnadeln verzichtet werden kann. Insbesondere ist dies der Fall,
wenn der Druck im Steuerraum für
die äußere Ventilnadel
bei geschlossenen Ventilnadel niedrig ist bzw. gegen Null geht.
Im Fall eines einfachen Doppelkegels für die äußere Ventilnadel ist das eingeschlossene
Tot-Volumen gering, weshalb nur geringfügige HC-Emissionen auftreten
dürften.
Darüber
hinaus ist prinzipiell ein größerer Durchmesser
für die Ventilnadelsitze
möglich
als bei bisherigen Bauformen. Ein größerer Sitzdurchmesser wirkt
sich positiv auf den Sitz-Verschleiß und die Festigkeit des Ventilkörpers aus.
Außerdem
kann der Ventilnadelhub bei gleich bleibender Nadeldrosselung reduziert
werden.The
The object of the invention is with the characterizing features of
Claim 1 solved.
The fuel injection valve according to the invention has
a compact design and offers more possibilities for the design
the printing surfaces
as in known fuel injection valves with a coaxial
Valve needle assembly, because the Ventilnadeldrückräume for the openings of the inner and outer valve needle
controlling pressure surfaces
each formed on the valve seat side end surfaces of the valve needles
are. When the valve needles are closed, both rows of spray holes are
hydraulically sealed, which is why double seats for both
Valve needles can be dispensed with. In particular, this is the case
when the pressure in the control room for
the outer valve needle
is low or close to zero when the valve needle is closed.
In the case of a simple double cone for the outer valve needle is the enclosed
Dead volume low, which is why only minor HC emissions occur
likely.
About that
In addition, in principle, a larger diameter
for the valve needle seats
possible
than in previous designs. A larger seat diameter works
positively affect the seat wear and the strength of the valve body.
Furthermore
the valve needle stroke can be reduced with constant needle throttling
become.
Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Maßnahmen der Unteransprüche möglich.advantageous
Further developments of the invention are possible by the measures of the subclaims.
Die
Anordnung der Ventilnadeldruckräume an
den jeweiligen ventilsitzseitigen Stirnflächen beider Ventilnadeln ist
dadurch möglich,
weil die Ventilnadeldruckräume
durch die beiden unteren im Wesentlichen hydraulisch dichtenden
Führungen
an der äußeren Ventilnadel
begrenzt sind.The
Arrangement of the valve needle pressure chambers
the respective valve seat side end surfaces of both valve pins is
thereby possible
because the valve needle pressure chambers
through the two lower essentially hydraulic sealing
guides
on the outer valve needle
are limited.
Durch
die Ausbildung der beiden axial versetzten Führungsbohrungen und die dadurch
ausgebildeten im Wesentlichen hydraulisch dichten Führungen
werden außerdem
zwei getrennte Steuerräume
realisiert, wobei der erster Steuerraum der inneren Ventilnadel
und der zweite Steuerraum der äußeren Ventilnadel
zugeordnet ist und wobei der zweite Steuerraum für die äußere Ventilnadel innerhalb
des Ventilkörpers
zwischen der ventilsitzfernen Führungsbohrung
und der ventilsitznahen Führungsbohrung
ausgebildet ist. Die innere Ventilnadel ist dabei dem ersten Steuerraum
mit einer in Schließrichtung wirkenden
Steuerfläche
und die äußere Ventilnadel ist
dem zweiten Steuerraum mit einer in Schließrichtung wirkende weiteren
Steuerfläche
ausgesetzt. Durch die zwei separaten Steuerräume ist ein aktives Schließen der
innere Ventilnadel möglich,
weil die schließend
wirkenden Druckflächen
größer sind
als die öffnend
wirkenden Flächen.By
the formation of the two axially offset guide holes and thereby
trained essentially hydraulically sealed guides
Beyond that
two separate control rooms
realized, wherein the first control chamber of the inner valve needle
and the second control chamber of the outer valve needle
is assigned and wherein the second control chamber for the outer valve needle within
of the valve body
between the valve seat remote guide bore
and the valve seat near guide bore
is trained. The inner valve needle is the first control chamber
with a closing direction
control surface
and the outer valve needle is
the second control chamber with a further acting in the closing direction further
control surface
exposed. Due to the two separate control rooms is an active closing the
inner valve needle possible,
because the closing
acting pressure surfaces
are bigger
as the opening one
acting surfaces.
Zum
Ansteuern der inneren und äußeren Ventilnadel
ist der erste Steuerraum für
die innere Ventilnadel an eine Zulaufbohrung und an eine Ablaufbohrung
und der zweite Steuerraum für
die äußere Ventilnadel
an eine weitere Zulaufbohrung und an eine weitere Ablaufbohrung
angeschlossen, wobei die Zulaufbohrungen mit einem Hochdrucksystem und
die Ablaufbohrungen mit einem Niederdruck-Rücklaufsystem verbunden sind.
Die Steuerräume
werden mittels eines ersten Steuerventils und mittels eines zweiten
Steuerventils druckbelastet und druckentlastet.To the
Driving the inner and outer valve needle
is the first control room for
the inner valve needle to an inlet bore and a drain hole
and the second control room for
the outer valve needle
to another inlet bore and to another drain hole
connected, with the inlet bores with a high pressure system and
the drain holes are connected to a low pressure return system.
The control rooms
be by means of a first control valve and by means of a second
Control valve pressure loaded and depressurized.
Die
zum Steuern benötigten,
schließend
wirkenden Druckflächen
sind unmittelbar den Ventilnadeln zugeordnet, weshalb der kompakter
Aufbau mit geringerer Anzahl von Bauteilen und dadurch eine geringere
Anzahl von Dichtstellen notwendig ist.The
needed to control,
closing
acting pressure surfaces
are directly associated with the valve needles, which is why the more compact
Construction with a smaller number of components and thus a lower
Number of sealing points is necessary.
Ein
besonders kompakte Ausführung
des Kraftstoffeinspritzventil wird erzielt, indem eine Steuerhülse der
inneren Ventilnadel zugeordnet ist und die Steuerhülse den
Schließraum
im Wesentlichen vom Steuerraum hydraulisch trennt. Die Steuerhülse weist
mindestens eine Dichtfläche
auf, die mit einer an einem Drosselkörper ausgebildeten weiteren Dichtfläche zusammenwirkt.
Dadurch, dass die Steuerhülse
innerhalb der inneren Ventilnadel in einer Führungsbohrung geführt ist,
dass der Schließraum in
der Führungsbohrung
ausgebildet ist und die Schließfläche den
Durchmesser der Führungsbohrung
aufweist, wird eine besonders kompaktes Kraftstoffeinspritzventil
ermöglicht.
Zweckmäßig ist
ferner, wenn die Steuerhülse
eine Zentralbohrung aufweist, welche mit dem einen Ende mit einer
ersten Zulaufbohrung und mit dem anderen Ende mit dem Schließraum in
Verbindung steht.A particularly compact embodiment of the fuel injection valve is achieved by a control sleeve of the inner valve needle is assigned and the control sleeve hydraulically separates the closing chamber substantially from the control room. The control sleeve has at least one sealing surface, which with a cooperates on a throttle body formed another sealing surface. Characterized in that the control sleeve is guided within the inner valve needle in a guide bore, that the closing space is formed in the guide bore and the closing surface has the diameter of the guide bore, a particularly compact fuel injection valve is made possible. It is also expedient if the control sleeve has a central bore which communicates with the one end with a first inlet bore and with the other end with the closing space in combination.
Ein
Schließen
der äußeren Ventilnadel über den
Schließvorgang
der inneren Ventilnadel wird ermöglicht,
indem die innere Ventilnadel eine Anschlagfläche aufweist, die beim Schließen der
inneren Ventilnadel als mechanischer Mitnehmer auf die äußere Ventilnadel
in Schließrichtung
einwirkt. Die Anschlagfläche
bildet zugleich eine Hubbegrenzung beim Öffnen für die äußere Ventilnadel aus.One
Shut down
the outer valve needle over the
closing
the inner valve needle is enabled
in that the inner valve needle has a stop surface which, when closing the
inner valve needle as a mechanical driver on the outer valve needle
in the closing direction
acts. The stop surface
At the same time forms a stroke limitation when opening for the outer valve needle.
Ausführungsbeispieleembodiments
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.embodiments
The invention are illustrated in the drawing and in the following description
explained in more detail.
Es
zeigen:It
demonstrate:
1 einen
Längsschnitt
durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil, 1 a longitudinal section through a fuel injection valve according to the invention,
2a einen
vergrößerten Ausschnitt
X des ventilsitzseitigen Abschnitts des Ventilnadelverbundes gemäß einer
ersten Ausführungsform, 2a an enlarged section X of the valve seat side portion of the valve needle assembly according to a first embodiment,
2b einen
vergrößerten Ausschnitt
X des ventilsitzseitigen Abschnitts des Ventilnadelverbundes gemäß einer
zweiten Ausführungsform, 2 B an enlarged section X of the valve seat side portion of the valve needle assembly according to a second embodiment,
3 einen
vergrößerten Ausschnitt
X eines ventilsitzseitigen Abschnitts des Ventilnadelverbundes eines
zweiten Ausführungsbeispiels
des Kraftstoffeinspritzventils und 3 an enlarged section X of a valve seat side portion of the valve needle assembly of a second embodiment of the fuel injection valve and
4 eine
weiteres Ausführungsbeispiel des
Kraftstoffeinspritzventils. 4 a further embodiment of the fuel injection valve.
Die
in 1 und 4 dargestellten Kraftstoffeinspritzventile
sowie das zu 3 gehörende Kraftstoffeinspritzventil
weisen jeweils ein Gehäuse mit
einem Ventilkörper 2 und
einem Drosselkörper 3 auf.
Die beiden Teile des Gehäuses
werden durch eine nicht dargestellte Vorrichtung gegeneinander gepresst
und hydraulisch dicht zusammen gehalten. Im Ventilkörper 2 ist
eine Stufenbohrung 10 ausgebildet, in der ein koaxialer
Ventilnadelverbund 50 mit einer inneren Ventilnadel 51 und
einer äußeren Ventilnadel 52 axial
verschiebar geführt
ist. In der Stufenbohrung 10 ist mit einem oberen Abschnitt
eine erste, ventilsitzferne Führungsbohrung 11 und
mit einem unteren Abschnitt eine zweite, ventilsitznahe Führungsbohrung 13 ausbildet.In the 1 and 4 shown fuel injectors and the zu 3 belonging fuel injection valve each have a housing with a valve body 2 and a throttle body 3 on. The two parts of the housing are pressed against each other by a device not shown and hydraulically held tightly together. In the valve body 2 is a stepped bore 10 formed, in which a coaxial valve needle assembly 50 with an inner valve needle 51 and an outer valve needle 52 is guided axially displaceable. In the stepped bore 10 is with an upper portion a first, valve seat remote guide bore 11 and with a lower portion, a second, near the valve seat guide bore 13 formed.
Die
innere Ventilnadel 51 besitzt einen ersten, ventilsitzfernen
Führungsabschnitt 18 und
einen zweiten, ventilsitznahen Führungsabschnitt 19.
Der ventilsitzferne Führungsabschnitt 18 ist
in der ventilsitzfernen Führungsbohrung 11 geführt. Am
ventilsitznahen Führungsabschnitt 19 ist
die äußere Ventilnadel 52 mit
einer inneren Führungsbohrung 55 axial verschiebar
geführt.
Die äußere Ventilnadel 52 weist ferner
einen äußeren Führungsumfang 56 auf,
mit dem die äußere Ventilnadel 52 zusätzlich in
der ventilsitznahen Führungsbohrung 13 der
Stufenbohrung 10 im Ventilkörper 2 geführt ist.
Alle drei Führungen sind
im Wesentlichen hydraulisch dichtend. Die innere Ventilnadel 51 ist
auf ihrer gesamten Länge
von einem Kraftstoffkanal 6 durchzogen, der entlang der Längsachse 7 des
Ventilnadelverbundes 50 verläuft und in einen ersten, inneren
Ventilnadeldruckraum 16 mündet.The inner valve needle 51 has a first, valve seat remote guide portion 18 and a second, valve seat near guide portion 19 , The valve seat remote guide section 18 is in the valve seat remote guide bore 11 guided. At the valve seat near guide section 19 is the outer valve needle 52 with an inner pilot hole 55 guided axially displaceable. The outer valve needle 52 also has an outer guide circumference 56 on, with which the outer valve needle 52 additionally in the valve seat near guide bore 13 the stepped bore 10 in the valve body 2 is guided. All three guides are essentially hydraulically sealed. The inner valve needle 51 is on its entire length of a fuel channel 6 traversed along the longitudinal axis 7 of the valve needle assembly 50 runs and in a first, inner valve needle pressure chamber 16 empties.
Die
innere Ventilnadel 51 weist am ventilsitzabgewandeten Endabschnitt
eine Führungsbohrung 25 auf,
in der eine Steuerhülse 20 längsverschiebbar geführt ist.
Auch diese Führung
ist im Wesentlichen hydraulisch dichtend. Die innere Ventilnadel 51 weist ferner
eine Stirnfläche
auf, mit der die innere Ventilnadel 51 dem Druck in einem
ersten Steuerraum 30 ausgesetzt ist und die dadurch eine
Steuerfläche 26 für die innere
Ventilnadel 51 bildet. Die Steuerfläche 26 ist als Ringfläche ausgebildet
und besitzt somit den am ventilsitzfernen Führungsabschnitt 18 vorliegenden
Durchmesser d2 der Führungsbohrung 11 sowie
den Durchmesser d3 der Führungsbohrung 25.The inner valve needle 51 has a guide bore at the end remote from the valve seat 25 on, in which a control sleeve 20 is guided longitudinally displaceable. This guide is essentially hydraulically sealed. The inner valve needle 51 also has an end face with which the inner valve needle 51 the pressure in a first control room 30 is exposed and thereby a control surface 26 for the inner valve needle 51 forms. The control area 26 is designed as an annular surface and thus has the valve seat remote guide section 18 present diameter d2 of the guide bore 11 and the diameter d3 of the guide bore 25 ,
Am
ventilsitznahen Führungsabschnitt 19 ist an
der inneren Ventilnadel 51 eine Anschlagfläche 59 ausgebildet,
die beim Schließen
der inneren Ventilnadel 51 als mechanischer Mitnehmer auf
die äußere Ventilnadel 52 in
Schließrichtung
einwirkt, falls die innere Ventilnadel 51 vor der äußere Ventilnadel 52 geschlossen
wird. Außerdem
bildet die Anschlagfläche 59 eine
Hubbegrenzung beim Öffnen
für die äußere Ventilnadel 52 aus.At the valve seat near guide section 19 is on the inner valve needle 51 a stop surface 59 formed when closing the inner valve needle 51 as a mechanical driver on the outer valve needle 52 acting in the closing direction, if the inner valve needle 51 in front of the outer valve needle 52 is closed. In addition, the stop surface forms 59 a stroke limit when opening for the outer valve needle 52 out.
Die
innere Ventilnadel 51 weist an der Spitze eine ventilsitzseitige
Stirnfläche 8 auf,
die in den ersten, inneren Ventilnadeldruckraum 16 weist.
Die äußere Ventilnadel 52 ist
an der Spitze ebenfells mit einer weiteren ventilsitzseitigen Stirnfläche 81 ausgeführt, die
einem zweiten, äußeren Ventilnadeldruckraum 161 ausgesetzt
ist.The inner valve needle 51 has at the top a valve seat side end face 8th put in the first, inner needle valve pressure chamber 16 has. The outer valve needle 52 is at the top ebenfells with another valve seat side end face 81 running, the a second, external needle valve pressure chamber 161 is exposed.
Zwischen
den Führungsabschnitten 18 und 19 bzw.
zwischen den Führungsbohrungen 11 und 13 bildet
die Stufenbohrung 10 um die innere Ventilnadel 51 einen
Ringraum 23 aus, der einen zweiten Steuerraum 60 für die äußere Ventilnadel 52 bildet.
Dem zweiten Steuerraum 60 ist die äußere Ventilnadel 52 mit
einer Druckfläche 61 ausgesetzt.
An der Druckfläche 61 greift
eine Schließfeder 63 an,
die sich an einer am ventilsitzfernen Führungsabschnitt 11 ausgebildeten
Ringfläche 64 abstützt. Zur
Einstellung der Schließkraft
ist an der Ringfläche 64 der
Schließfeder 63 eine
Einstellscheibe 65 untergelegt. Dem Ringraum 23 ist
in Richtung der ventilsitzfernen Führungsbohrung 11 eine
erweiterter Ringraum 231 vorgelagert, in den im Ventilkörper 2 eingebracht
eine Zulaufbohrung 21 und eine Ablaufbohrung 24 münden. In
dem erweiterten Ringraum 231 befindet sich eine an der
inneren Ventilnadel 51 in axialer Richtung wirkende Druckfläche, die
eine in den zweiten Steuerraum 60 weisende Druckschulter 66 für die innere Ventilnadel 51 bildet.Between the guide sections 18 and 19 or between the guide holes 11 and 13 forms the stepped bore 10 around the inner valve needle 51 an annulus 23 out, who has a second control room 60 for the outer valve needle 52 forms. The second control room 60 is the outer valve needle 52 with a printing surface 61 exposed. At the printing surface 61 grips a closing spring 63 at, located at a valve seat remote guide section 11 trained ring surface 64 supported. To adjust the closing force is on the ring surface 64 the closing spring 63 a dial 65 pads. The annulus 23 is in the direction of the valve seat remote guide bore 11 an extended annulus 231 upstream, in the valve body 2 introduced an inlet hole 21 and a drain hole 24 lead. In the extended annulus 231 there is one on the inner valve needle 51 acting in the axial direction pressure surface, the one in the second control chamber 60 pointing pressure shoulder 66 for the inner valve needle 51 forms.
Im
Drosselkörper 3 sind
eine erste, zentral angeordnete Zulaufbohrung 31, eine
zweite Zulaufbohrung 32 mit einer ersten Zulaufdrossel 33,
eine dritte Zulaufbohrung 38 mit einer zweiten Zulaufdrossel 39,
eine erste Ablaufbohrung 34 mit einer ersten Ablaufdrossel 35 sowie
eine zweite Ablaufbohrung 36 mit einer zweiten Ablaufdrossel 37 ausgebildet. Die
dritte Zulaufbohrung 38 ist mit dem Zulaufkanal 21 und
die zweite Ablaufbohrung 36 mit dem Ablaufkanal 24 verbunden.
Die erste Zulaufbohrung 31, die zweite Zulaufbohrung 32 und
die dritte Zulaufbohrung 38 sind an ein Hochdrucksystem,
beispielsweise an ein Common-Rail-System, angeschlossen. Die erste
Ablaufbohrung 34 und die zweite Ablaufbohrung 36 führen in
ein mit Niederdruck beaufschlagtes Rücklaufsystem. Der zweiten Zulaufbohrung 32 ist ein
erstes Steuerventil 71 und der dritten Zulaufbohrung 38 ein
zweites Steuerventil 72 zugeordnet. Das erste Steuerventil 71 und
das zweite Steuerventil 72 kann alternativ auch gemäß einer
mit gestrichelten Linien gezeigten Darstellung mit 711 bezeichnet
der ersten Ablaufbohrung 34 und/oder mit 721 bezeichnet
der zweiten Ablaufbohrung 36 zugeordnet sein. Es ist aber
auch denkbar, der zentralen Zulaufbohrung 31 ein weiteres
Steuerventil zuzuordnen.In the throttle body 3 are a first, centrally located inlet hole 31 , a second inlet hole 32 with a first inlet throttle 33 , a third inlet hole 38 with a second inlet throttle 39 , a first drain hole 34 with a first outlet throttle 35 and a second drain hole 36 with a second outlet throttle 37 educated. The third inlet hole 38 is with the inlet channel 21 and the second drain hole 36 with the drainage channel 24 connected. The first inlet hole 31 , the second inlet hole 32 and the third inlet hole 38 are connected to a high pressure system, such as a common rail system. The first drain hole 34 and the second drain hole 36 lead into a pressurized return system. The second inlet hole 32 is a first control valve 71 and the third inlet hole 38 a second control valve 72 assigned. The first control valve 71 and the second control valve 72 can alternatively also according to a representation shown with dashed lines with 711 denotes the first drain hole 34 and / or with 721 denotes the second drain hole 36 be assigned. But it is also conceivable, the central inlet bore 31 to assign another control valve.
Die
Steuerhülse 20 ist
mit einer Zentralbohrung 43 versehen, die mit der zentralen
Zulaufbohrung 31 hydraulisch gekoppelt ist, so dass der
an die erste Zulaufbohrung 31 angeschlossene Hochdruckanschluss
weiter über
die Zentralbohrung 43, die Führungsbohrung 25 und
den Kraftstoffkanal 6 bis in den Ventilnadeldruckraum 16 geführt wird.
Die Steuerhülse 20 ist
weiter mittels einer Druckfeder 44 in der Führungsbohrung 25 vorgespannt.
Der Druckfeder 44 ist dabei eine Einstellscheibe 45 untergelegt, mit
der die Schließkraft
für die
Ventilnadel 51 eingestellt werden kann.The control sleeve 20 is with a central hole 43 provided with the central inlet bore 31 is hydraulically coupled, so that the first inlet hole 31 connected high-pressure connection continues via the central bore 43 , the guide hole 25 and the fuel channel 6 into the valve needle pressure chamber 16 to be led. The control sleeve 20 is further by means of a compression spring 44 in the guide hole 25 biased. The compression spring 44 is a shim 45 underlaid, with the closing force for the valve needle 51 can be adjusted.
In
den Steuerraum 30 mündet
die zweite Zulaufbohrung 32 und die erste Ablaufbohrung 34.
Eine Dichtfläche 41 der
Steuerhülse 20,
die gegen eine Stirnfläche 42 des
Drosselkörpers 3 gerichtet
ist, trennt den Steuerraum 30 von der mit dem Hochdruckanschluss
verbundenen zentralen Zulaufbohrung 31.In the control room 30 opens the second inlet hole 32 and the first drain hole 34 , A sealing surface 41 the control sleeve 20 against a face 42 of the throttle body 3 directed, separates the control room 30 from the central inlet bore connected to the high pressure port 31 ,
Unterhalb
der Steuerhülse 20 bildet
die Führungsbohrung 25 einen
Schließraum 27,
der den Durchmesser d3 der Führungsbohrung 25 besitzt und
der um den Kraftstoffkanal 6 herum innerhalb der inneren
Ventilnadel 51 eine Ringfläche ausbildet, die als Schließfläche 28 mit
dem Durchmesser d3 in Schließrichtung
auf die innere Ventilnadel 51 wirkt. Der Schließraum 27 ist über die
Zentralbohrung 43 und die erste Zulaufbohrung 31 an
das Hochdrucksystem angeschlossen.Below the control sleeve 20 forms the guide hole 25 a closing room 27 , which is the diameter d3 of the guide bore 25 owns and the around the fuel channel 6 around inside the inner valve needle 51 forms an annular surface, which serves as a closing surface 28 with the diameter d3 in the closing direction on the inner valve needle 51 acts. The closing room 27 is over the central hole 43 and the first inlet hole 31 connected to the high pressure system.
Die
Stufenbohrung 10 wird an einem Ende des Ventilkörpers 2 von
einem am Ventilkörper 2 ausgebildeten
Ventilkörpersitz 15 begrenzt,
der im Wesentlichen konisch ausgebildet ist. Vom Ventilkörpersitz 15 gehen
der innere Ventilnadel 51 zugeordnete innere Einspritzöffnungen 17 und
der äußeren Ventilnadel 52 zugeordnete äußere Einspritzöffnung 711 ab,
die in Einbaulage des Kraftstoffeinspritzventils in einen Brennraum
einer Brennkraftmaschine münden.The stepped bore 10 is at one end of the valve body 2 from one on the valve body 2 trained valve body seat 15 limited, which is formed substantially conical. From the valve body seat 15 go the inner valve needle 51 associated inner injection openings 17 and the outer valve needle 52 associated outer injection port 711 from, which open in installation position of the fuel injection valve in a combustion chamber of an internal combustion engine.
Ausbildungen
der dichtsitzseitigen Stirnflächen 8 und 81 des
Ventilnadelverbundes 50 gehen aus 2a und 2b hervor.
Gemäß 2a ist
an der ventilsitzseitigen Stirnfläche 8 eine in Öffnungsrichtung
der Ventilnadel 51 weisende erste Druckfläche 21 ausgebildet,
die dem inneren Ventilnadeldruckraum 16 ausgesetzt ist.
Die im Ventilnadeldruckraum 16 im geschlossenen Zustand
der inneren Ventilnadel 51 wirkende erste Druckfläche 21 ist
in ihre Größe durch
einen Durchmesser d4 begrenzt, der durch die Auflage eines Ventilnadelsitzes 510 auf dem
Ventilkörpersitz 15 bestimmt
ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist der Durchmesser d4 identisch mit dem Durchmesser der ventilsitznahen Führungsabschnitts 19 der
inneren Ventilnadel 51, weil der an der inneren Ventilnadel 51 ausgebildete Ventilnadelsitz 510,
der den Ventilnadeldruckraum 16 zur Einspritzöffnung 17 hin
abdichtet, am Außenumfang
der inneren Ventilnadel 51 ausgeführt ist. Die äußere Ventilnadel 52 hat
beim der Ausführungsform gemäß 2a einen
so genannten Doppeldichtsitz mit einem ersten Ventilnadelsitz 521 und
einem zweiten Ventilnadelsitz 522. Zwischen den Sitzflächen 521 und 522 ist
die weitere Einspritzöffnung 171 angeordnet.
Die äußere Ventilnadel 52 besitzt
ebenfalls an der ventilsitzseitigen Stirnfläche 81 eine in Öffnungsrichtung
der Ventilnadel 51 weisende weitere Druckfläche 22,
die dem äußeren Ventilnadeldruckraum 161 ausgesetzt
ist. Die weitere Druckfläche 22 wird
im geschlossenen Zustand vom Durchmesser d5 bestimmt. Im geöffneten
Zustand bildet sich an der äußere Ventilnadel 52 eine
weitere, zusätzlich öffnende
Druckfläche 221 aus,
die vom Durchmesser d1 bestimmt wird. Der äußere Ventilnadeldruckraum 161 ist
im geschlossen Zustand des Ventilnadelverbundes 50 vom
Ventilnadelsitz 510 der inneren Ventilnadel 51 und
vom inneren Ventilnadelsitz 521 der äußeren Ventilnadel 52 begrenzt.Formations of the sealing seat side faces 8th and 81 of the valve needle assembly 50 go out 2a and 2 B out. According to 2a is on the valve seat side end face 8th one in the opening direction of the valve needle 51 pointing first printing surface 21 formed, which the inner valve needle pressure chamber 16 is exposed. The in the valve needle pressure chamber 16 in the closed state of the inner valve needle 51 acting first printing surface 21 is limited in size by a diameter d4, by the support of a valve needle seat 510 on the valve body seat 15 is determined. In the present embodiment, the diameter d4 is identical to the diameter of the valve seat near the guide section 19 the inner valve needle 51 because of the inner valve needle 51 trained valve needle seat 510 holding the valve needle pressure chamber 16 to the injection opening 17 seals, on the outer circumference of the inner valve needle 51 is executed. The outer valve needle 52 has in the embodiment according to 2a a so-called double sealing seat with a first valve needle seat 521 and a second valve needle seat 522 , Between the seats 521 and 522 is the further injection opening 171 arranged. The outer valve needle 52 also has on the valve seat side end face 81 one in the opening direction of the valve needle 51 pointing further printing surface 22 facing the outer valve needle pressure chamber 161 is exposed. The further printing surface 22 is determined in the closed state by the diameter d5. In the open state forms on the outer valve needle 52 another, additionally opening printing area 221 from the diameter d1 is determined. The outer valve needle pressure chamber 161 is in the closed state of the valve needle assembly 50 from the valve needle seat 510 the inner valve needle 51 and from the inner valve needle seat 521 the outer valve needle 52 limited.
Bei
der Ausführungsform
in 2b sind die innere Ventilnadel 51 und
die äußere Ventilnadel 52 jeweils
mit Doppelkegel als Ventilnadelsitze an den ventilsitzseitigen Stirnflächen 8 und 81 ausgebildet. Dabei
wird die erste Druckfläche 21 der
inneren Ventilnadel 51 von dem Ventilnadelsitz 510 mit
dem Durchmesser d4 begrenzt. Beim Abheben der inneren Ventilnadel 51 vom
Ventilkörpersitz 15 erfolgt
an der ventilsitzseitigen Stirnfläche 8 eine Druckunterwanderung
und die öffnend
wirkende Druckfläche 21 wird
auf eine zweite, zusätzlich öffnende
Druckfläche 211 vergrößert, die
dann vom Außendurchmesser der
inneren Ventilnadel 51 begrenzt wird. Nach dem Öffnen der
inneren Ventilnadel 51 liegt der Öffnungsdruck im zweiten Ventilnadeldruckraum 161 an,
der dort auf die öffnend
wirkende Druckfläche 22 der äußeren Ventilnadel 52 wirkt,
wodurch die äußere Ventilnadel 52 vom
Ventilkörpersitz 15 abgehoben
wird. Dadurch wird die ventilsitzseitige Stirnfläche 81 der äußeren Ventilnadel 52 vom Öffnungsdruck
unterwandert und die öffnend
wirkende Druckfläche 22 wird
auf eine zweite, zusätzlich öffnende
Druckfläche 221 vergrößert, die
dann vom Außendurchmesser
d1 der äußeren Ventilnadel 52 begrenzt
wird.In the embodiment in 2 B are the inner valve needle 51 and the outer valve needle 52 each with a double cone as valve needle seats on the valve seat side end faces 8th and 81 educated. This is the first pressure surface 21 the inner valve needle 51 from the valve pin seat 510 limited to the diameter d4. When lifting the inner valve needle 51 from the valve body seat 15 takes place on the valve seat side end face 8th a pressure infiltration and the opening pressure surface 21 is placed on a second, additionally opening printing surface 211 which then increases from the outer diameter of the inner valve needle 51 is limited. After opening the inner valve needle 51 the opening pressure is in the second valve needle pressure chamber 161 on, there on the opening acting pressure surface 22 the outer valve needle 52 acts, reducing the outer valve needle 52 from the valve body seat 15 is lifted. As a result, the valve seat side end face 81 the outer valve needle 52 infiltrated by the opening pressure and the opening acting pressure surface 22 is placed on a second, additionally opening printing surface 221 then enlarged by the outer diameter d1 of the outer valve needle 52 is limited.
Eine
zweites Ausführungsbeispiel
eines Kraftstoffeinspritzventils mit einem koaxialen Ventilnadelverbund 50 zeigt
der vergrößerte Ausschnitt
X des dichtsitzseitigen Ventilnadelverbundes 50 in 3.
Hierbei sind die nicht dargestellten Bauteile identisch mit den
Bauteilen des Ausführungsbeispiels
in 1. Der Unterschied zu 1 besteht
darin, dass am dichtsitznahen Führungsabschnitt 19 der äußeren Ventilnadel 52 ein
hydraulischer Verbindungskanal 70 angeordnet ist, der vom
Kraftstoffkanal 6 in den weiteren Ventilnadeldruckraum 161 führt. Außerdem ist
bei diesem Ausführungsbeispeil
die innere Ventilnadel 51 ebenfalls einen Doppeldichtsitz mit
einem ersten Ventilnadelsitz 511 und einem zweiten Ventilnadelsitz 5l2 ausgeführt. Die
erste öffnende Druckfläche 21 der
inneren Ventilnadel 51 wird dabei durch den Durchmesser
d4 begrenzt. Mit dem Abheben der inneren Ventilnadel 51 vom
Ventilkörpersitz 15 erfolgt
an der ventilsitzseitigen Stirnfläche 8 eine Druckunterwanderung,
so dass die öffnende
Druckfläche 21 auf
die zusätzliche öffnende
Druckfläche 211 vergrößert wird,
die durch den Durchmesser d6 begrenzt wird, der wiederum dem Durchmesser
des ventilssitznahen Führungsabschnitts 19 entspricht. Zwischen
den beiden Ventilnadelsitzen 511 und 512 sind
die inneren Einspritzöffnungen 17 angeordnet. Diese
Ausführungsform
erlaubt, dass die beiden Einspritzöffnungen 17 und 171 in
ihrer Reihenfolge wahlweise geöffnet
werden können.
So ist es möglich, durch
Ansteuern der äußeren Ventilnadel 52 zuerst die äußeren Einspritzöffnungen 171 zu öffnen und erst
danach die inneren Einspritzöffnungen 17 zuzuschalten
bzw. vorher die äußere Ventilnadel 52 zu schließen. Außerdem sind
sowohl bei den Ausführungsformen
gemäß 2a und 2b als
auch bei der Ausführungsform
gemäß 3 Ausführungsvarianten
des Ventilkörpersitze 15 mit
Ausbildungen von Doppelkegeln, Trikegeln etc. möglich. Derartige Ausbildungen
des Dichtsitzes sind an sich bekannt.A second embodiment of a fuel injection valve with a coaxial valve needle assembly 50 shows the enlarged section X of the sealing seat side valve needle assembly 50 in 3 , Here, the components, not shown, are identical to the components of the embodiment in 1 , The difference to 1 is that at the sealing seat near guide section 19 the outer valve needle 52 a hydraulic connection channel 70 is arranged, that of the fuel channel 6 in the other valve needle pressure chamber 161 leads. In addition, in this embodiment, the inner valve needle 51 also a double sealing seat with a first valve needle seat 511 and a second valve needle seat 5L2 executed. The first opening print area 21 the inner valve needle 51 is limited by the diameter d4. With the lifting of the inner valve needle 51 from the valve body seat 15 takes place on the valve seat side end face 8th a pressure infiltration, so that the opening pressure surface 21 on the additional opening pressure surface 211 is increased, which is limited by the diameter d6, in turn, the diameter of the valve seat near the guide section 19 equivalent. Between the two valve needle seats 511 and 512 are the inner injection openings 17 arranged. This embodiment allows the two injection ports 17 and 171 in their order can be opened optionally. So it is possible by controlling the outer valve needle 52 first the outer injection openings 171 to open and only then the inner injection openings 17 switch on or before the outer valve needle 52 close. In addition, both in the embodiments according to 2a and 2 B as well as in the embodiment according to 3 Embodiments of the valve body seats 15 with training of double cones, Trikegeln etc. possible. Such embodiments of the sealing seat are known per se.
Eine
weiteres Ausführungsbeispiel
des Kraftstoffeinspritzventils zeigt 4. Hierbei
ist die Auflage für
die Schließfeder 63 beabstandet
von der Ringfläche 64 am
Ventilkörper 2 ausgebildet,
indem im Ringraum 23 ein Anschlagbund 651 ausgebildet
ist. Der Anschlagbund 651 kann dabei mit Kraftschluss und/oder
mit Formschluss, z.B. als Sprengring im Ringraum 23 des
Ventilkörpers 2 befestigt
sein.Another embodiment of the fuel injection valve shows 4 , Here is the support for the closing spring 63 spaced from the annular surface 64 on the valve body 2 trained by putting in the annulus 23 a stop collar 651 is trained. The stop collar 651 can with traction and / or positive engagement, for example as a snap ring in the annulus 23 of the valve body 2 be attached.
Das
Kraftstoffeinspritzventil mit d2 > d1,
d4 und d6 > d3 arbeitet
folgendermaßen:
Bei
einem ersten Ansteuerprinzip sind die Steuerventile 71, 72 an
den Zulaufbohrungen 32 und 38 angeordnet. Der
Druck in den Steuerräumen 30 und 60 ist bei
geöffneten
Steuerventilen 71, 72 niedriger als der Systemdruck,
weil über
die Zu- und Ablaufdrosseln 33, 35, 37, 39 teilweise
der Druck abgesenkt wird. Die Schaltreihenfolge ist dabei so, dass
zuerst die innere Ventilnadel 51 aktiviert wird. Alternativ
kann anschließend
die äußere Ventilnadel 52 aktiviert
werden, wobei dies erst nach dem Eintreffen der inneren Ventilnadel 51 im
Ventilkörpersitz 15 geschieht.The fuel injector with d2> d1, d4 and d6> d3 works as follows:
In a first control principle, the control valves 71 . 72 at the inlet bores 32 and 38 arranged. The pressure in the control rooms 30 and 60 is with open control valves 71 . 72 lower than the system pressure because of the inlet and outlet throttles 33 . 35 . 37 . 39 partially the pressure is lowered. The switching sequence is such that first the inner valve needle 51 is activated. Alternatively, then the outer valve needle 52 be activated, this only after the arrival of the inner valve needle 51 in the valve body seat 15 happens.
Bei
den Ausführungsbeispielen
gemäß 1, 2a, 2b und 4 (außer 3)
ist es vorteilhaft, dass beide Ventilnadeln 51, 52 nur durch
Aktivierung der inneren Ventilnadel 51 geschlossen werden,
wobei zuerst die innere Ventilnadel 51 schließt. Dazu
reicht es aus, dass das Steuerventil 71 geöffnet wird
und somit Systemhochdruck in der Zulaufbohrung 32 anliegt.
Der Druck im Steuerraum 30 steigt dadurch auf ein Druckniveau
entsprechend der Abstimmung der Zulauf- und Ablaufdrossel 33, 35 an.
Die innere Ventilnadel 51 schiebt die äußere Ventilnadel 52 mittels
des Hubanschlags bzw. des mechanischen Mitnehmers an den Flächen 59, 61 vor
sich her. Dies geschieht, wenn die die Summe der schließend wirkenden
Druckkräfte,
die sich zusammensetzen aus der Druckkraft auf die Steuerfläche 26 addiert
mit der Druckkraft auf die Schließfläche 28 und der Federkraft
der Druckfeder 44, größer sind
als die Summe der öffnend
wirkenden Druckkräfte
an den Druckflächen 2l, 211 und 22, 221 beider
Ventilnadeln 51, 52. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 4 wirkt
zusätzlich
die Federkraft der Druckfeder 63 schließend auf die äußere Ventilnadel 52.
Beim Ausführungsbeispiel
gemäß 1 wird beim
Mitnehmen der äußeren Ventilnadel 52 durch die
innere Ventilnadel 51 die Federkraft der Druckfeder 63 aufgehoben,
da sie gleichzeitig schließend
auf die äußere Ventilnadel 52 und öffnend auf
die innere Ventilnadel 51 wirkt. Nur beim alleinigen Schließen der
inneren Ventilnadel 51 wirkt im Anfangsstadium die Druckfeder 63 bei 1 auf
die innere Ventilnadel 51 öffnend.In the embodiments according to 1 . 2a . 2 B and 4 (except 3 ) it is advantageous that both valve pins 51 . 52 only by activation of the inner valve needle 51 closed, with first the inner valve needle 51 closes. For this it suffices that the control valve 71 is opened and thus system high pressure in the inlet bore 32 is applied. The pressure in the control room 30 rises thereby to a pressure level according to the vote of the inlet and outlet throttle 33 . 35 at. The inner valve needle 51 pushes the outer valve needle 52 by means of the stroke stop or the mechanical driver on the surfaces 59 . 61 in front of him. This happens when the sum of the closing pressure forces, which are composed of the pressure force on the control surface 26 added with the pressure force on the closing surface 28 and the spring force of the compression spring 44 , are greater than the sum of the opening pressure forces acting on the pressure surfaces 2l . 211 and 22 . 221 both valve pins 51 . 52 , According to the embodiment 4 In addition, the spring force of the compression spring acts 63 closing on the outer valve needle 52 , According to the embodiment 1 becomes when taking the outer valve needle 52 through the inner valve needle 51 the spring force of the Druckfe of the 63 lifted as they simultaneously closing on the outer valve needle 52 and opening on the inner valve needle 51 acts. Only with the sole closing of the inner valve needle 51 acts in the initial stage, the compression spring 63 at 1 on the inner valve needle 51 opening.
Weil
d2 > d1 ist, werden
beide Ventilnadeln 51, 52 in Richtung Ventilkörpersitz 15 geschoben, auch
wenn wegen des Druckabbaus im Steuerraum 30 über die
Zu- und Ablaufdrosseln 33, 35 der Druck im Steuerraum 30 nicht
die volle Höhe
des Systemdruckes erreicht. Wenn die innere Ventilnadel 51 in den
Ventilkörpersitz 15 gestellt
ist, baut sich der Druck im zweiten Ventilnadeldruckraum 161 rapide über die
Spritzlöcher 171 ab,
da die Verbindung mit dem Hochdruck durch den inneren Ventilnadelsitz 510, 511, 512 unterbrochen
ist. Den restliche Hub vollzieht die äußere Ventilnadel 52,
weil die schließend
wirkende Federkraft der Druckfeder 63 ab einem gewissen
Druckniveau im Ventilnadeldruckraum 161 größer ist
als die öffnend
wirkende Druckkraft an der Stirnfläche 81 der äußeren Ventilnadel 52 mit
den Druckflächen 22, 221.
Falls die äußere Ventilnadel 52 einen
separaten Hubanschlag am Ventilkörper 2 hätte, wäre die Funktionsweise ähnlich.
Die äußere Ventilnadel 52 hat
in diesem Fall bei geschlossener innere Ventilnadel 51 noch
den vollen Hub bis zum Schließen
zu durchlaufen. Der Schließvorgang
ist dann entsprechend länger.Because d2> d1, both valve needles become 51 . 52 in the direction of the valve body seat 15 pushed, even if because of the pressure reduction in the control room 30 via the inlet and outlet throttles 33 . 35 the pressure in the control room 30 not reached the full height of the system pressure. If the inner valve needle 51 in the valve body seat 15 is set, the pressure builds up in the second valve needle pressure chamber 161 rapidly over the spray holes 171 because the connection with the high pressure through the inner valve pin seat 510 . 511 . 512 is interrupted. The rest of the stroke is carried out by the outer valve needle 52 because the closing spring force of the compression spring 63 from a certain pressure level in the valve needle pressure chamber 161 is greater than the opening pressure acting on the end face 81 the outer valve needle 52 with the printing surfaces 22 . 221 , If the outer valve needle 52 a separate stroke stop on the valve body 2 would have, the operation would be similar. The outer valve needle 52 has in this case with the inner valve needle closed 51 to go through the full stroke until closing. The closing process is then correspondingly longer.
Alternativ
kann zur Beschleunigung des Schließvorganges für die äußere Ventilnadel 52 zusätzlich der
Druck in der Zulaufbohrung 38 angesteuert werden. Diese
Maßnahme
ist jedoch eher für
das Ausführungsbeispiel
in 3 sinnvoll.Alternatively, to speed up the closing process for the outer valve needle 52 in addition, the pressure in the inlet bore 38 be controlled. However, this measure is more likely for the embodiment in 3 meaningful.
Beim
Ausführungsbeispiel
gemäß 3 baut
sich der Druck im Ventilnadeldruckraum 161 nicht ab, weil
der Verbindungskanal 70 die hydraulische Verbindung zum
Systemdruck bei geschlossener inneren Ventilnadel 51 aufrecht
erhält.
Die öffnend
wirkende Druckkraf auf die Druckflächen 22, 221 der äußeren Ventilnadel 52 ist
somit größer als die
schließend
wirkende Federkraft der Druckfeder 63. Die äußere Ventilnadel 52 wird
daher erst durch Öffnen
des Steuerventils 72 geschlossen, indem sich im Steuerraum 60 entsprechend
der Auslegung der Zu- und Ablaufdrosseln 39, 37 ein
Druck einstellt, der wiederum eine zusätzlich schließend wirkende Druckkraft
an der Druckfläche 61 aufbaut.
Die Abstimmung der Zu- und Ablaufdrosseln muss so gewählt sein,
dass die zusätzliche
Druckkraft auf die Druckfläche 61 addiert
mit der Druckkraft der Druckfeder 63 größer ist als die öffnende
wirkenden Druckkräfte
an der Stirnfläche
der äußeren Ventilnadel 52. Falls
der Verbindungskanal 70 keine Drosselfunktion beinhaltet,
ist der Druck im Steuerraum 60 entsprechend hoch zu wählen. Außerdem entsteht
an der Druckschulter 66 eine öffnend wirkende Kraft auf die innere
Ventilnadel 51. Diese ist bei der Auslegung der Federkräfte, des
Druckniveaus bzw. der Zu- und Ablaufdrosseln zu berücksichtigen,
so dass das Schließen
bzw. Geschlossenbleiben der inneren Ventilnadel 51 gesichert
ist.According to the embodiment 3 the pressure builds up in the valve needle pressure chamber 161 not off because of the connection channel 70 the hydraulic connection to the system pressure with closed inner valve needle 51 maintains. The opening pressure on the printing surfaces 22 . 221 the outer valve needle 52 is thus greater than the closing force acting spring force of the compression spring 63 , The outer valve needle 52 is therefore only by opening the control valve 72 closed by himself in the control room 60 according to the design of the inlet and outlet throttles 39 . 37 sets a pressure, in turn, an additionally closing acting pressure force on the pressure surface 61 builds. The coordination of the inlet and outlet throttles must be selected so that the additional pressure force on the pressure surface 61 added with the pressure force of the compression spring 63 greater than the opening acting pressure forces on the end face of the outer valve needle 52 , If the connection channel 70 No throttling function is included, the pressure in the control room 60 correspondingly high. In addition, arises at the pressure shoulder 66 an opening force on the inner valve needle 51 , This is to be considered in the interpretation of the spring forces, the pressure level and the inlet and outlet throttles, so that the closing or closing of the inner valve needle 51 is secured.
Bei
einem weiteren Ansteuerprinzip wird die äußere Ventilnadel 52 bei
ihrem Schließvorgang nicht
durch eine Mitnehmerfunktion der inneren Ventilnadel 51 unterstützt. Hierbei
stellt sich durch Öffnen des
Steuerventils 72 im Steuerraum 60 entsprechend der
Auslegung der Zu- und Ablaufdrosseln 39, 37 ein Druck
ein, der wiederum eine zusätzlich
schließend wirkende
Druckkraft an der Druckfläche 61 aufbaut. Die äußere Ventilnadel 52 schließt, wenn
die schließenden
Kräfte
größer sind
als die öffnenden
Kräfte. Für den Schließvorgang
der inneren Ventilnadel 51 ist es größtenteils unerheblich, ob die äußere Ventilnadel 52 sich
noch im Schließvorgang
befindet oder bereist geschlossen ist, daher wird im folgenden nicht weiter
auf die bereits geschilderten Zusammenhänge eingegangen. Zum Schließen der
innere Ventilnadel 51 wird das Steuerventil 71 geöffnet. Es
liegt somit vorzugsweise Systemhochdruck in der Zulaufbohrung 32 an.
Der Druck im Steuerraum 30 steigt auf ein Druckniveau entsprechend
der Abstimmung der Zulauf- und Ablaufdrossel 33, 35 an.
Entsprechend groß ist
dann die schließend
wirkende Druckkraft an der Steuerfläche 26. An allen axial
wirkenden Flächen
der inneren Ventilnadel 51 liegt Druck an. Der Druck im
Steuerraum 60 wirkt durch Aktivierung der äußere Ventilnadel 52 an
der Druckschulter 66 öffnend.
Die innere Ventilnadel 51 beginnt den Schließvorgang,
wenn die Summe der schließend
wirkenden Druckkraft auf die Steuerfläche 26 addiert mit
der Druckkraft auf die Schließfläche 28 und
der Federkraft der Druckfeder 44 größer ist als die Summe der öffnend wirkende
Druckkraft an den Druckfläche 21, 211 der
Stirnfläche 8 addiert
mit der Druckkraft an der Druckschulter 66 und der Federkraft
der Druckfeder 63. Die Federkraft der Druckfeder 63 muss
beim Ausführungsbeispiel
in 4 nicht berücksichtigt
werden, da sie keine öffnende
Wirkung auf die innere Ventilnadel 51 hat. Beim Ausführungsbeispiel
in 1 muss für
alle Ansteuervarianten bei denen d2 > d1, d4 bzw. d6 > d3, d5 > d4
gilt, die Federkraft der Druckfeder 44 größer als
die Federkraft der Druckfeder 63 sein, damit beide Ventilnadeln 51, 52 bei
einem drucklosen Startbetrieb geschlossen sind. Je größer der
Unterschied der beiden Federkräfte
in 1 ist, desto schneller schließt die innere Ventilnadel 51.
Gleiches gilt für
den Druckunterschied in den Steuerräumen 30, 60.
Je größer der
Druckunterschied zwischen Steuerraum 30 und Steuerraum 60 ist,
desto schneller schließt
die innere Ventilnadel 51. Wenn die innere Ventilnadel 51 die äußere Ventilnadel 52 über den
mechanischen Mitnehmer mit schiebt, gilt das Gleiche wie bereist
erläutert.In another driving principle, the outer valve needle 52 not in its closing operation by a driver function of the inner valve needle 51 supported. This is achieved by opening the control valve 72 in the control room 60 according to the design of the inlet and outlet throttles 39 . 37 a pressure, in turn, an additionally closing acting pressure force on the pressure surface 61 builds. The outer valve needle 52 closes when the closing forces are greater than the opening forces. For the closing process of the inner valve needle 51 It is largely irrelevant whether the outer valve needle 52 is still in the closing process or is already closed, so will not be discussed in the following on the already described relationships. To close the inner valve needle 51 becomes the control valve 71 open. Thus, it is preferably system high pressure in the inlet bore 32 at. The pressure in the control room 30 rises to a pressure level according to the vote of the inlet and outlet throttle 33 . 35 at. Correspondingly large is then the closing force acting on the control surface 26 , On all axially acting surfaces of the inner valve needle 51 pressure is on. The pressure in the control room 60 acts by activation of the outer valve needle 52 at the pressure shoulder 66 opening. The inner valve needle 51 begins the closing operation when the sum of the closing pressure acting on the control surface 26 added with the pressure force on the closing surface 28 and the spring force of the compression spring 44 is greater than the sum of the opening pressure acting on the pressure surface 21 . 211 the face 8th added with the pressure force at the pressure shoulder 66 and the spring force of the compression spring 63 , The spring force of the compression spring 63 must in the embodiment in 4 not taken into account, as they have no opening action on the inner valve needle 51 Has. In the embodiment in 1 For all types of actuators where d2> d1, d4 or d6> d3, d5> d4 applies, the spring force of the compression spring must be used 44 greater than the spring force of the compression spring 63 so that both valve needles 51 . 52 are closed at a pressure-free start operation. The greater the difference between the two spring forces in 1 is, the faster the inner valve needle closes 51 , The same applies to the pressure difference in the control rooms 30 . 60 , The greater the pressure difference between control room 30 and control room 60 is, the faster the inner valve needle closes 51 , If the inner valve needle 51 the outer valve needle 52 about the mechanical driver pushes, the same applies as already explained.
Zur
Einleitung einer Öffnungsbewegung
der inneren Ventilnadel 51 wird das Steuerventil 71 geschlossen.
Dadurch läuft
der Steuerraum 30 über
die erste Ablaufbohrung 34 leer, so dass der Druck im Steuerraum 30 sinkt.
Die an der ersten Druckfläche 21 wirkende
Druckkraft in Öffnungsrichtung übersteigt
die an der Schließfläche 28 wirkende
Schließkraft
der Ventilnadel 5, weil d4 > d3. Dadurch wird die Ventilnadel 51 vom
Ventilkörpersitz 15 abgehoben und
die Einspritzöffnungen 17 werden
freigegeben. An der ventilsitzseitige Stirnfläche 8 der Ventilnadel 5 vergrößert sich
aufgrund der Druckunterwanderung die erste Druckfläche 21 mit
dem Durchmesser d4 auf die ebenfalls in Öffnungsrichtung wirkende zweite Druckfläche 211 mit
dem größeren Durchmesser
d6 (3). Zum Öffnen
der äußeren Ventilnadel 52 wird das
Steuerventil 72 geschlossen. Dadurch läuft der zweite Steuerraumn 60 über die
zweite Ablaufbohrung 26 leer, so dass der Druck im zweiten
Steuerraum 60 sinkt. Die an der Druckfläche 22 wirkende Druckkraft
in Öffnungsrichtung übersteigt
die auf die äußere Ventilnadel 52 wirkenden
Schließkräfte. Dadurch
wird die äußere Ventilnadel 52 vom
Ventilkörpersitz 15 abgehoben
und die Einspritzöffnungen 171 werden
freigegeben. An der ventilsitzseitige Stirnfläche 81 der Ventilnadel 52 vergrößert sich
aufgrund der Druckunterwanderung die erste Druckfläche 22 mit
dem Durchmesser d5 auf die ebenfalls in Öffnungsrichtung wirkende erweiterte
Druckfläche 221 mit
dem größeren Durchmesser
d1.To initiate an opening movement of inner valve needle 51 becomes the control valve 71 closed. This causes the control room to run 30 over the first drain hole 34 empty, leaving the pressure in the control room 30 sinks. The at the first printing surface 21 acting pressure force in the opening direction exceeds that at the closing surface 28 acting closing force of the valve needle 5 because d4> d3. This will cause the valve needle 51 from the valve body seat 15 lifted and the injection openings 17 be released. At the valve seat side end face 8th the valve needle 5 increases due to the pressure infiltration the first pressure surface 21 with the diameter d4 on the second pressure surface also acting in the opening direction 211 with the larger diameter d6 ( 3 ). To open the outer valve needle 52 becomes the control valve 72 closed. As a result, the second control room runs 60 over the second drain hole 26 empty, leaving the pressure in the second control room 60 sinks. The at the printing surface 22 acting pressure force in the opening direction exceeds that on the outer valve needle 52 acting closing forces. This will cause the outer valve needle 52 from the valve body seat 15 lifted and the injection openings 171 be released. At the valve seat side end face 81 the valve needle 52 increases due to the pressure infiltration the first pressure surface 22 with the diameter d5 on the likewise acting in the opening direction extended pressure surface 221 with the larger diameter d1.
Bei
einem zweiten Ansteuerprinzip ist, wie gestrichelt dargestellt,
das erste Steuerventil 711 der ersten Ablaufbohrung 34 und
das zweite Steuerventil 721 der zweiten Ablaufbohrung 36 zugeordnet.
Ein Schließen
der inneren Ventilnadel 51 und der äußeren Ventilnadel 52 wird
dabei jeweils durch ein Schließen
der Steuerventile 711 und 721 erzielt, so dass
die Steuerräume 30 und 60 über die
offene Zulaufbohrungen 32 und 38 mit Systemdruck
versorgt sind. Zum Öffnen
der Ventilnadeln 51 und/oder 52 wird das Steuerventil 711 und/oder
das zweite Steuerventil 721 geöffnet, so dass die Steuerräume 30 und 60 über die
Rücklaufbohrungen 34 und 36 druckentlastet
sind. Nach dem Aktivieren der Steuerventile 71, 72 entspricht
der Druck in den Steuerräumen 30, 60 im
Wesentlichen dem Systemdruck, so dass das Kraftstoffeinspritzventil
im Wesentlichen druckausgeglichen ist und an allen axial wirkenden
Druckflächen liegt
mit dem Öffnen
der Steuerventile 71, 72 der gleiche Druck an.
Die Ventilnadeln 51, 52 schließen nur über die Druckfedern.In a second control principle, as shown in dashed lines, the first control valve 711 the first drain hole 34 and the second control valve 721 the second drain hole 36 assigned. A closing of the inner valve needle 51 and the outer valve needle 52 is in each case by closing the control valves 711 and 721 scored, leaving the control rooms 30 and 60 over the open inlet bores 32 and 38 are supplied with system pressure. To open the valve pins 51 and or 52 becomes the control valve 711 and / or the second control valve 721 open, leaving the control rooms 30 and 60 over the return bores 34 and 36 relieved of pressure. After activating the control valves 71 . 72 corresponds to the pressure in the control rooms 30 . 60 essentially the system pressure, so that the fuel injection valve is substantially pressure balanced and is applied to all axially acting pressure surfaces with the opening of the control valves 71 . 72 the same pressure. The valve pins 51 . 52 close only over the compression springs.
Zur
Variationen der Ansteuerprinzipien ist es besonders vorteilhaft,
wenn das zuerste erläutere Ansteuerprinzip
verwendet wird. Zum Schließen nimmt
die innere Ventilnadel 51 die äußere Ventilnadel 52 mit
und der Rest des Hubs der äußere Ventilnadel 52 wird
beim Druckabfall im Ventilnadeldruckraum 161 über die
Druckfeder 63 realisiert. Zum Öffnen wird zunächst die
innere Ventilnadel 51 aktiviert bzw. der Steuerraum 30 entlastet.
Nach dem Öffnen der
innere Ventilnadel 51 liegt Systemdruck in Ventilnadeldruckraum 161 an.
Die öffnend
wirkende Druckfläche 22 ist
bei geschlossener äußerer Ventilnadel 52 viel
kleiner als die Druckfläche 61,
weshalb ein wesentlich geringerer Druck im Steuerraum 60 ausreicht,
um die äußere Ventilnadel 52 geschlossen
zu halten. Erst nach dem Schließen
der Steuerventils 72 öffnet
die äußere Ventilnadel 52.
Geschlossen wird die äußere Ventilnadel 52 wieder über die
innere Ventilnadel 51. Somit ist die Druckfestigkeit des
Ventilkörpers 2 wesentlich
verbessert. Außerdem
ist in der Phase, in der keine Einspritzung stattfindet, das Steuerventil 72 geschlossen.
Somit ist der Steuerraum 60 drucklos, was wiederum den
Verzicht auf einen Doppelsitz an der äußere Ventilnadel 52 ermöglicht.
Außerdem
wird in dieser Phase kein Systemdruck über die Drosseln abgedrosselt.
Das Ansteuerprinzip für
die innere Ventilnadel 51 ist frei wählbar.For variations of the control principles, it is particularly advantageous if the first explanatory control principle is used. The inner valve needle closes 51 the outer valve needle 52 with and the remainder of the stroke of the outer valve needle 52 becomes during pressure drop in the valve needle pressure chamber 161 over the compression spring 63 realized. To open, first the inner valve needle 51 activated or the control room 30 relieved. After opening the inner valve needle 51 system pressure is in valve needle pressure chamber 161 at. The opening pressure surface 22 is with the outer valve needle closed 52 much smaller than the printing area 61 , which is why a much lower pressure in the control room 60 sufficient to the outer valve needle 52 to keep closed. Only after closing the control valve 72 opens the outer valve needle 52 , The outer valve needle is closed 52 again over the inner valve needle 51 , Thus, the pressure resistance of the valve body 2 significantly improved. In addition, in the phase in which no injection takes place, the control valve 72 closed. Thus, the control room 60 depressurized, which in turn waiver of a double seat on the outer valve needle 52 allows. In addition, no system pressure is throttled over the throttles in this phase. The driving principle for the inner valve needle 51 is freely selectable.
Aus
den bisherigen Erläuterungen
wird deutlich, dass bei d2 > d1,
d6 > d3 und d3 > d4 der Zustand vorliegt,
dass im geöffneten
Zustand der inneren Ventilnadel 51 und drucklosem Steuerraum 30 eine öffnende
Kraft auf die innere Ventilnadel 51 wirkt, während bei
geschlossener innerer Ventilnadel 51 und ebenfalls drucklosem
Steuerraum 30 und geschlossenem Steuerventil 72 eine
schließende
Kraft auf die innere Ventilnadel 51 wirkt. Dies kann z.B.
für ein
spezielles Ansteuerprinzip genutzt werden, indem nämlich das Öffnen der
inneren Ventilnadel 51 über
den zweiten Steuerraum 60 erfolgt. Dabei wird beim Schließvorgang
beider Ventilnadeln 51, 52 der Steuerraum 30 der
inneren Ventilnadel 51 druckbeaufschlagt, indem das Steuerventil 71 geöffnet ist, und
er Steuerraum 60 drucklos ist, indem das Steuerventil 72 geschlossen
ist. Nach dem Schließvorgang
beider Ventilnadeln 51, 52 wird der Steuerraum 30 druckentlastet,
wobei das Steuerventil 71 geschlossen wird. Zum Öffnen wird
nun der Steuerraum 60 für
die äußere Ventilnadel 52 druckbeaufschlagt, indem
das Steuerventil 72 geöffnet
wird. Der im Steuerraum 60 herrschende Druck greift an
der Druckschulter 66 der inneren Ventilnadel 51 an
und die innere Ventilnadel 51 öffnet, während die äußere Ventilnadel 52 geschlossen
bleibt. Zum Öffnen
der äußeren Ventilnadel 52 wird
der Steuerraum 60 druckentlastet, indem das Steuerventil 72 geschlossen
wird. Durch Kombinationen (Anzahl und Reihenfolge) von Druckbeaufschlagungen
in den jeweiligen Steuerräumen 30, 60 ergeben
sich entsprechende Möglichkeiten
für Voreinspritzungen
und Haupteinspritzungen. Allen Möglichkeiten
ist gemein, dass die beiden Steuerräume 30, 60 drucklos
während
den Phasen sein können,
bei denen keine Einspritzung statt findet. Außerdem bietet d2 > d1, d6 > d3 und d3 > d4 die Möglichkeit,
ein für
beide Steuerräume 30, 60 gemeinsam verwendetes
3/3-Ventil zu verwenden und somit nur ein Steuerventil einzusetzen.It is clear from the explanations so far that when d2> d1, d6> d3 and d3> d4 the condition is present that in the opened state of the inner valve needle 51 and unpressurized control room 30 an opening force on the inner valve needle 51 acts while closed inner valve needle 51 and also unpressurized control room 30 and closed control valve 72 a closing force on the inner valve needle 51 acts. This can be used eg for a special control principle, namely by opening the inner valve needle 51 over the second control room 60 he follows. It is during the closing process both valve pins 51 . 52 the control room 30 the inner valve needle 51 pressurized by the control valve 71 is open, and he control room 60 is depressurized by the control valve 72 closed is. After closing both valve pins 51 . 52 becomes the control room 30 depressurized, the control valve 71 is closed. To open now the control room 60 for the outer valve needle 52 pressurized by the control valve 72 is opened. The one in the control room 60 prevailing pressure attacks the pressure shoulder 66 the inner valve needle 51 on and the inner valve needle 51 opens while the outer valve needle 52 remains closed. To open the outer valve needle 52 becomes the control room 60 depressurized by the control valve 72 is closed. By combinations (number and order) of pressurizations in the respective control rooms 30 . 60 There are corresponding possibilities for pre-injections and main injections. All possibilities are common, that the two control rooms 30 . 60 be depressurized during the phases where no injection takes place. In addition, d2> d1, d6> d3 and d3> d4 offers the option of one for both control rooms 30 . 60 to use shared 3/3-way valve and thus use only one control valve.