DE102007002281A1

DE102007002281A1 - Injector for fuel injection system of internal-combustion engine in motor vehicle, has guidance for servo piston designed at separation element and limiting coupler space together with separation element and piston

Info

Publication number: DE102007002281A1
Application number: DE200710002281
Authority: DE
Inventors: Joachim Boltz; Dirk Vahle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2008-07-17

Abstract

The injector (1) has an injector body (2) with a needle section (4) and a piston section (3). A servo piston (6) is arranged in the piston section in a stroke adjustable manner, and limits a control chamber (7) at a front side in an end and a coupler space (8) in another end. A passage opening (23) is provided in a separation element (5), and hydraulically connects the coupler space with a needle-sectional-sided needle control space (22). A guidance (17) for the piston is designed at the separation element and limits the coupler space together with the separation element and the piston.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen Injektor für eine Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The The invention relates to an injector for a fuel injection system an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle with the features of the preamble of claim 1.

Um möglichst geringe Schadstoffemissionen bei Brennkraftmaschinen erreichen zu können, ist es wichtig, eine gute Durchmischung von Kraftstoff und Luft zu erreichen, wobei die Schadstoffemissionen umso geringer sind, je besser das Kraftstoff-Luft-Gemisch aufbereitet ist. Eine mögliche Form der verbesserten Durchmischung von Kraftstoff während der Einspritzung in einen Brennraum kann beispielsweise durch das Prinzip der sogenannten Koaxial-Vario-Düse realisiert werden.Around lowest possible pollutant emissions from internal combustion engines It is important to get a good mix of fuel and air, with pollutant emissions all the more The better the fuel-air mixture is treated, the lower it is is. A possible form of improved mixing of fuel during injection into a combustion chamber For example, by the principle of the so-called coaxial Vario nozzle will be realized.

Eine derartige Koaxial-Vario-Düse ist beispielsweise aus der DE 10 2004 015 746 A1 bekannt, wobei in einer Düseneinheit eine äußere, mit mindest einer ersten Einspritzöffnung zusammenwirkende Düsennadel und eine innere, mit mindestens einer zweiten Einspritzöffnung zusammenwirkende, die äußere Düsennadel axial durchgreifende Düsennadel axial verstellbar angeordnet sind. Darüber hinaus weist das bekannte Kraftstoffeinspritzventil eine Ventilsteuereinheit auf, welche einen Fluiddruck steuert, der in einem Ventilsteuerraum herrscht und dessen Niveau die Lage der äußeren und der inneren Düsennadel festlegt. Darüber hinaus ist ein Druckraum vorgesehen, 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. Hierdurch kann eine partielle Druckabsenkung oder eine Druckerhöhung in dem Druckraum erreicht werden.Such a coaxial Vario nozzle is for example from the DE 10 2004 015 746 A1 known, wherein in a nozzle unit, an outer, cooperating with at least one first injection port nozzle needle and an inner, cooperating with at least one second injection port, the outer nozzle needle axially cross-axial nozzle needle are arranged axially adjustable. In addition, the known fuel injection valve has a valve control unit which controls a fluid pressure which prevails in a valve control space and whose level determines the position of the outer and the inner nozzle needle. In addition, a pressure chamber is provided whose volume can be changed by the movement of at least one of the two nozzle needles so that the pressure chamber undergoes a pressure change and an additional force acts on at least one of the nozzle needles. In this way, a partial pressure reduction or an increase in pressure in the pressure chamber can be achieved.

Weitere Kraftstoffeinspritzeinrichtungen sind beispielsweise aus der DE 103 37 609 A1 , aus der DE 103 38 228 A1 , aus der WO 2004/003374 A1 , aus der WO 2004/070192 A1 und aus der WO 2005/068816 A2 bekannt.Other fuel injectors are for example from the DE 103 37 609 A1 , from the DE 103 38 228 A1 , from the WO 2004/003374 A1 , from the WO 2004/070192 A1 and from the WO 2005/068816 A2 known.

Nachteilig bei Kraftstoffeinspritzeinrichtungen nach dem Stand der Technik ist insbesondere eine schwierige Ansteuerung der Düsennadeln.adversely in fuel injectors according to the prior art is in particular a difficult control of the nozzle needles.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der erfindungsgemäße Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil einer einfachen Ansteuerung von zumindest zwei unterschiedlichen Einspritzöffnungen, welche entweder mit einer als Hohlnadel ausgebildeten, äußeren Düsennadel oder eine koaxial in der äußeren Düsennadel angeordneten inneren Düsennadel zusammenwirken. Die einfache Ansteuerung wird dabei dadurch erreicht, dass in einem Kolbenabschnitt des Injektors ein Servokolben hubverstellbar angeordnet ist, welcher stirnseitig einenends einen Steuerraum und anderenends einen Kopplerraum axial begrenzt. Dieser Servokolben ist in einer an einem zwischen dem Kolbenabschnitt und einem Nadelabschnitt gelegenen Trennelement angeordneten Führung geführt, wobei die Führung zusammen mit dem Trennelement und dem Servokolben den Kopplerraum begrenzt. Um den Kopplerraum mit dem Steuerraum zu verbinden, ist in dem Trennelement eine Durchgangsöffnung vorgesehen. Auf der, dem Kolbenabschnitt abgewandten Seite des Trennelementes, sind oben erwähnte äußere und innere Düsennadeln hubverstellbar angeordnet, wobei eine Steuerung der inneren und/oder der äußeren Düsennadel durch eine Druckerhöhung bzw. eine Druckreduzierung im Nadelsteuerraum, hervorgerufen durch eine Hub- bzw. Senkbewegung des Servokolbens realisiert wird. Die Hub- bzw. Senkbewegung des Servokolbens wiederum wird durch eine Druckerhöhung bzw. eine Druckreduzierung im Steuerraum bewirkt, was beispielsweise über eine Steuereinrichtung, insbesondere über ein 2/2-Magnet-Ventil, sehr einfach zu steuern ist. Durch den erfindungsgemäßen Injektor kann somit eine besonders gute Anpassung der Öffnungscharakteristik zur Verbesserung der Durchmischung des Kraftstoff-Luft-Gemisches erreicht werden, was letztendlich zu geringeren Emissionen der Brennkraftmaschine führt.Of the Inventive injector with the features of Claim 1 has the advantage of a simple contrast Control of at least two different injection openings, which either with a trained as a hollow needle, outer Nozzle needle or coaxial in the outer nozzle needle arranged inner nozzle needle cooperate. The simple one Control is achieved in that in a piston portion of the Injector a servo piston is arranged strokeverstellbar, which at one end a control room and at the other end a coupler room axially limited. This servo piston is in one at an intermediate the piston portion and a needle portion located separating element arranged guided leadership, the leadership together with the separating element and the servo piston the coupler space limited. To connect the coupler room with the control room is provided in the separating element, a passage opening. On the, the piston section opposite side of the separating element, are above-mentioned outer and inner Nozzle needles arranged adjustable in stroke, with a control the inner and / or the outer nozzle needle through an increase in pressure or a pressure reduction in the needle control room, caused by a lifting or lowering movement of the servo piston is realized. The lifting or lowering movement of the servo piston in turn is due to an increase in pressure or a pressure reduction causes in the control room, which, for example via a control device, especially over a 2/2-solenoid valve, very easy to control is. By the injector according to the invention Thus, a particularly good adaptation of the opening characteristics to improve the mixing of the fuel-air mixture be achieved, which ultimately leads to lower emissions of the internal combustion engine leads.

Zweckmäßig ist nadelabschnittseitig am Trennelement und/oder an der inneren Düsennadel und/oder an der äußeren Düsennadel zumindest ein Hubanschlag, beispielsweise in der Art einer Hubanschlagfläche, vorgesehen, welcher einen Nadelhub und damit die Öffnungsbewegung der jeweiligen Nadel begrenzt. Durch Vorsehen eines derartigen Hubanschlages kann die Öffnungscharakteristik der Düsennadeln besonders gut angepasst werden, wodurch sich besonders geringe Emissionen, sowohl an Schadstoffen als auch an Geräuschen, erzielen lassen. Ein derartiger Hubanschlag kann beispielsweise in Form eines mehr oder weniger dicken Abstandselementes ausgebildet sein, wodurch es konstruktiv einfach und damit kostengünstig herzustellen ist.expedient is Nadeladelseitig on the separating element and / or on the inner Nozzle needle and / or on the outer nozzle needle at least one stroke stop, for example in the manner of a stroke stop surface, provided, which a needle stroke and thus the opening movement limited to the respective needle. By providing such Hubanschlages can the opening characteristics of the nozzle needles particularly well adapted, resulting in particularly low emissions, Both pollutants and noises, achieve to let. Such a stroke stop, for example in the form of a be formed more or less thick spacer element, whereby constructively simple and therefore inexpensive to manufacture is.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung kann zwischen einem, den Servokolben umgebenden Hochdruckraum und dem Kopplerraum und/oder dem Nadelsteuerraum eine gedrosselte Verbindung vorgesehen sein. Eine derartige gedrosselte Verbindung kann beispielsweise dazu benutzt werden, die Öffnungs- und Schließgeschwindigkeiten der äußeren und der inneren Düsennadeln zu verlangsamen. Einen ähnlichen Einfluss auf das Öffnungsverhalten wie das des gedrosselten Verbindungspfades zwischen dem Hochdruckraum und dem Nadelsteuerraum kann auch die gedrosselte Verbindung zwischen dem Hochdruckraum und dem Kopplerraum haben. Es lässt sich somit die Öffnungs- bzw. Schließcharakteristik des erfindungsgemäßen Injektors besonders exakt einstellen.In an advantageous development of the solution according to the invention, a throttled connection can be provided between a high pressure space surrounding the servo piston and the coupling space and / or the needle control space. Such a throttled connection can be used, for example, to slow the opening and closing speeds of the outer and inner nozzle needles. A similar influence on the opening behavior as that of the throttled connection path between the high-pressure chamber and the needle control chamber can also ge throttled connection between the high-pressure chamber and the coupler room have. Thus, the opening or closing characteristic of the injector according to the invention can be set particularly precisely.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Injektors ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention Injectors emerge from the subclaims, from the Drawings and from the associated figure description based on the drawings.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Injektors sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen. Es zeigen, jeweils schematisch,embodiments of the injector according to the invention are in the drawings and are explained in more detail below, where like reference numerals refer to the same or similar or relate functionally identical components. Show, in each case schematically,

1 einen Längsschnitt durch einen vereinfacht dargestellten Injektor, 1 a longitudinal section through a simplified illustrated injector,

2 eine Detailansicht aus 1, 2 a detailed view 1 .

3 eine Darstellung wie in 1, jedoch bei einer anderen Ausführungsform. 3 a representation like in 1 but in another embodiment.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Entsprechend 1 umfasst ein Injektor 1 einen Injektorkörper 2, welcher im vorliegenden Fall aus einem Kolbenabschnitt 3 und einem Nadelabschnitt 4 zusammengebaut ist. Der Injektor 1 eignet sich zur Verwendung in einer Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine, die vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist. Zwischen dem Kolbenabschnitt 3 und dem Nadelabschnitt 4 ist ein, die beiden Abschnitte 3 und 4 trennendes Trennelement 5, hier in der Art einer Platte ausgebildet, angeordnet. Im Kolbenabschnitt 3 ist ein Servokolben 6 hubverstellbar angeordnet, der stirnseitig einenends, hier oben, einen Steuerraum 7 und anderenends, hier unten, einen Kopplerraum 8 axial begrenzt. Der Servokolben 6 wird von einer Servokolbenfeder 9 in Richtung des Trennelementes 5 vorgespannt, wobei sich die Servokolbenfeder 9 einenends am Kolbenabschnitt 3 und anderenends am Servokolben 6, insbesondere an einer dort angeordneten Konsole 10 abstützt. Des Weiteren ist der Servokolben 6 in einem Hochdruckraum 11 angeordnet, bzw. von einem derartigen Hochdruckraum 11 umgeben, wobei der Hochdruckraum 11 mit einer Druckquelle 12 bzw. einem Druckspeicher kommunizierend verbunden ist.Corresponding 1 includes an injector 1 an injector body 2 , which in the present case from a piston section 3 and a needle section 4 assembled. The injector 1 is suitable for use in a fuel injection system of an internal combustion engine, which is preferably arranged in a motor vehicle. Between the piston section 3 and the needle section 4 is one, the two sections 3 and 4 separating separator 5 , here formed in the manner of a plate, arranged. In the piston section 3 is a servo piston 6 Hubverstellbar arranged, the front side at one end, up here, a control room 7 and at the other end, down here, a coupler room 8th axially limited. The servo piston 6 is from a servo piston spring 9 in the direction of the separating element 5 biased, with the servo piston spring 9 at one end on the piston section 3 and at the other end on the servo piston 6 , in particular on a console arranged there 10 supported. Furthermore, the servo piston 6 in a high pressure room 11 arranged, or from such a high-pressure chamber 11 surrounded, the high-pressure space 11 with a pressure source 12 or a pressure accumulator is communicatively connected.

Eine hydraulische Verbindung besteht darüber hinaus zwischen dem Steuerraum 7 und dem Hochdruckraum 11 in Form einer gedrosselten Verbindungsleitung 13, wodurch der Steuerraum 7 über die Verbindungsleitung 13 und den Hochdruckraum 11 ebenfalls mit der Druckquelle 12 verbunden ist. Über eine weitere Verbindungsleitung 13' ist der Steuerraum 7 mit einer Steuereinrichtung 14 verbunden, welche hier als 2/2-Magnetventil ausgebildet ist. Dabei kann auch die Verbindungsleitung 13' gedrosselt sein oder eine Drosseleinrichtung aufweisen.A hydraulic connection also exists between the control room 7 and the high pressure room 11 in the form of a throttled connecting line 13 , causing the control room 7 over the connecting line 13 and the high pressure room 11 also with the pressure source 12 connected is. About another connection line 13 ' is the control room 7 with a control device 14 connected, which is designed here as a 2/2 solenoid valve. This can also be the connection line 13 ' be throttled or have a throttle device.

Die beiden Längsenden des Servokolbens 6, welche hier als Servokolbenkopf 15 und Servokolbenfuß 16 bezeichnet werden, begrenzen, wie weiter oben erwähnt, jeweils in axialer Richtung den Steuerraum 7 bzw. den Kopplerraum 8. Eine Führung des Servokolbens 6 wird dabei am Servokolbenkopf 15 von einer am Kolbenabschnitt 3 ausgebildeten Führung übernommen, während eine Führung des Servokolbens 6 am Servokolbenfuß 16 von einer an dem Trennelement 5 ausgebildeten Führung 17 übernommen wird. Zusammen mit dem Trennelement 5 und dem Servokolben 6 begrenzt dabei die Führung 17 den Kopplerraum 8.The two longitudinal ends of the servo piston 6 , which here as a servo piston head 15 and servo piston foot 16 be designated, limit, as mentioned above, respectively in the axial direction of the control room 7 or the coupler space 8th , A guide of the servo piston 6 is doing on the servo piston head 15 from one on the piston section 3 trained leadership taken while guiding the servo piston 6 on the servo piston foot 16 from one to the separator 5 trained leadership 17 is taken over. Together with the separating element 5 and the servo piston 6 limited thereby the guidance 17 the coupler room 8th ,

Im Nadelabschnitt 4 (vergleiche 1 bis 3) sind eine äußere Düsennadel 18 und eine innere Düsennadel 19 hubverstellbar angeordnet, wobei die äußere Düsennadel 18 mit zumindest einer ersten Einspritzöffnung 20 und die innere Düsennadel 19 mit zumindest einer zweiten Einspritzöffnung 21 zusammenwirkt. Die innere Düsennadel 19 durchgreift dabei die äußere Düsennadel 18 axial, so dass die äußere Düsennadel 18 als Hohlnadel ausgebildet ist, in welcher die innere Düsennadel 19 axial verstellbar geführt bzw. gelagert ist.In the needle section 4 (see 1 to 3 ) are an outer nozzle needle 18 and an inner nozzle needle 19 arranged adjustable in stroke, wherein the outer nozzle needle 18 with at least a first injection opening 20 and the inner nozzle needle 19 with at least one second injection opening 21 interacts. The inner nozzle needle 19 passes through the outer nozzle needle 18 axially, leaving the outer nozzle needle 18 is designed as a hollow needle, in which the inner nozzle needle 19 axially adjustable guided or stored.

Betrachtet man insbesondere die 2 und 3, so ist unterhalb des Trennelementes 5 im Bereich der inneren Düsennadel 19 und der äußeren Düsennadel 18 ein Nadelsteuerraum 22 vorgesehen, welcher über eine in dem Trennelement 5 angeordnete Durchgangsöffnung 23 kommunizierend mit dem Kopplerraum 8 verbunden ist. Den Nadelsteuerraum 22 koaxial umgebend, ist ein Düsenraum 24 angeordnet, wobei der Düsenraum 24 auch die Düsennadeln 18 und 19 koaxial umgibt und über einen im Trennelement 5 angeordneten Kopplungspfad 25 mit dem kolbenabschnittseitigen Hochdruckraum 11 hydraulisch verbunden ist. Anderenends ist der Düsenraum 24 bei geöffneter Düsennadel 18, 19 mit den zur jeweiligen Düsennadel 18, 19 zugehörigen Spritzlöchern 20, 21 verbunden. Eine hydraulische Trennung zwischen dem Düsenraum 24 und dem Nadelsteuerraum 22 wird von einer Dichthülse 26 bewirkt, welche die äußere Düsennadel 18 koaxial umgibt und axial entlang der äußeren Düsennadel 18 hubverstellbar ist. Die Dichthülse 26 wird dabei von einer äußeren Schließdruckfeder 27 mit einer Dichtkontur 28 gegen das Trennelement 5 vorgespannt, wobei die Schließdruckfeder 27 andererseits bewirkt, dass die äußere Düsennadel 18 in ihre Schließstellung, hier also nach unten, vorgespannt wird. Die äußere Schließdruckfeder 27 stützt sich deshalb einerseits an der Dichthülse 26 und andererseits an der äußeren Düsennadel 18, insbesondere an einer dort angeordneten Konsole 10' ab. Um Fertigungstoleranzen einfach ausgleichen zu können, können sogenannte Abstandselemente 29, welche beispielsweise als Distanzringe ausgebildet sind, vorgesehen sein, über welche sich die Federkraft bzw. die Federspannung einstellen lässt.Looking in particular at the 2 and 3 so is below the separator 5 in the area of the inner nozzle needle 19 and the outer nozzle needle 18 a needle control room 22 provided, which via one in the separating element 5 arranged passage opening 23 communicating with the coupler room 8th connected is. The needle control room 22 Coaxially surrounding is a nozzle chamber 24 arranged, the nozzle space 24 also the nozzle needles 18 and 19 Coaxially surrounds and one in the separator 5 arranged coupling path 25 with the piston section side high pressure chamber 11 hydraulically connected. At the other end is the nozzle chamber 24 with open nozzle needle 18 . 19 with the respective nozzle needle 18 . 19 associated spray holes 20 . 21 connected. A hydraulic separation between the nozzle chamber 24 and the needle control room 22 is from a sealing sleeve 26 causes which the outer nozzle needle 18 Coaxially surrounds and axially along the outer nozzle needle 18 is adjustable in stroke. The sealing sleeve 26 is doing of an external closing pressure spring 27 with a sealing contour 28 against the separating element 5 prestressed, wherein the closing pressure spring 27 on the other hand causes the outer nozzle needle 18 is biased into its closed position, ie down here. The outer closing pressure spring 27 therefore supports one on the one hand on the sealing sleeve 26 and on the other hand on the outer nozzle needle 18 , in particular on a console arranged there 10 ' from. In order to easily compensate for manufacturing tolerances, so-called spacer elements 29 , which are formed for example as spacers, may be provided, via which the spring force or the spring tension can be adjusted.

Im Nadelsteuerraum 22 ist eine innere Schließdruckfeder 30 angeordnet, welche sich einerseits an dem Trennelement 5 und andererseits an der inneren Düsennadel 19 abstützt und dadurch die innere Düsennadel 19 in ihre Schließstellung, hier also nach unten, vorspannt. Die innere Schließdruckfeder 30 kann sich dabei ähnlich wie die äußere Schließdruckfeder 27 an einer an der inneren Düsennadel 19 angeordneten Konsole 10'' abstützen, wobei auch hier Abstandselemente 29, beispielsweise in Form von Distanzringen zwischen der inneren Schließdruckfeder 30 und der Konsole 10'' der inneren Düsennadel 19 vorgesehen sein können.In the needle control room 22 is an inner closing pressure spring 30 arranged, which on the one hand on the separating element 5 and on the other hand on the inner nozzle needle 19 supports and thereby the inner nozzle needle 19 in their closed position, here so down, biased. The inner closing pressure spring 30 may be similar to the outer closing pressure spring 27 at one on the inner nozzle needle 19 arranged console 10 '' support, here also spacer elements 29 , For example in the form of spacers between the inner closing compression spring 30 and the console 10 '' the inner nozzle needle 19 can be provided.

Um einen Nadelhub der inneren Düsennadel 19 und/oder der äußeren Düsennadel 18 begrenzen zu können, kann zumindest ein Hubanschlag 31 vorgesehen sein, welcher beispielsweise nadelabschnittseitig am Trennelement 5 angeordnet ist. Ein derartiger Hubanschlag 31 kann alternativ auch an einer dem Trennelement 5 zugewandten Stirnseite der inneren und/oder äußeren Düsennadel 19, 18 angeordnet werden.To a needle stroke of the inner nozzle needle 19 and / or the outer nozzle needle 18 can limit at least one stroke stop 31 be provided, which, for example, needle needle side on the separator 5 is arranged. Such a stroke stop 31 Alternatively, it can also be attached to the separating element 5 facing end side of the inner and / or outer nozzle needle 19 . 18 to be ordered.

Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Injektors 1 gemäß der 3 ist eine Kombination mehrerer möglicher Ausführungsvarianten dargestellt. So ist es prinzipiell denkbar, die Durchgangsöffnung 23 und/oder den Kopplungspfad 25 gedrosselt auszuführen bzw. mit einer Drosseleinrichtung zu versehen. Ein gedrosselter Kopplungspfad 25 bewirkt dabei eine Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckraum 11 einerseits und dem Düsenraum 24 andererseits, der z. B. zur Erhöhung von Schließgeschwindigkeiten der Düsennadeln 18 und 19 ausgenutzt werden kann. Eine Drosselung der Durchgangsöffnung 23 bewirkt einen Druckabfall zwischen dem Kopplerraum 8 einerseits und dem Nadelsteuerraum 22 andererseits, wodurch eine zeitliche Verzögerung im Öffnungs- oder Schließverhalten der beiden Düsennadeln 18, 19 bewirkt werden kann. Eine weitere Möglichkeit besteht in dem Vorsehen eines gedrosselten Hydraulikpfads 32, welcher zwischen dem Hochdruckraum 11 und dem Nadelsteuerraum 22 verläuft. Dieser gedrosselte Hydraulikpfad 32 kann beispielsweise dazu benutzt werden, die Öffnungs- und Schließgeschwindigkeiten der Nadeln 18 und 19 zu verlangsamen. Dabei kann kolbenabschnittseitig an dem Trennelement 5 durch die Schaffung einer Anschlagdichtfläche 33, welche auf einer dem Trennelement 5 zugewandten Stirnseite der inneren Düsennadel 19 vorgesehen ist, eine Durchflussbegrenzung durch den Hydraulikpfad 32 realisiert werden, wodurch ein Einfluss des gedrosselten Hydraulikpfades 32 ab- bzw. zugeschaltet werden kann. Einen ähnlichen Einfluss auf das Öffnungsverhalten der Düsennadeln 18, 19, wie der des gedrosselten Hydraulikpfades 32, kann auch ein gedrosselter Hydraulikpfad 32' zwischen dem Hochdruckraum 11 einerseits und dem Kopplerraum 8 andererseits haben. Bei der Anordnung des gedrosselten Hydraulikpfades 32' ist es prinzipiell auch möglich, eine Zu- bzw. Abschaltung der Drosselfunktion über eine Schieberkante 34 am Servokolben 5 zu realisieren. Je nach Hubstellung des Servokolbens 5 ist somit eine schnelle oder langsamere Öffnungs- bzw. Schließbewegung der Düsennadeln 18, 19 möglich. Zusätzlich kann auch ein Ausgleichspfad 36, welcher die äußere Düsennadel 18 im wesentlichen radial durchdringt, vorgesehen sein. Dieser Ausgleichspfad 36 ermöglicht eine Kraftstoffzuführung zu einem zwischen der äußeren Düsennadel 18 und der inneren Düsennadel 19 liegenden Ringraum und damit eine Versorgung der ersten Einspritzöffnungen 21 mit Kraftstoff bei geöffneter inneren Düsennadel 19. Dabei können prinzipiell alle gemäß den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsvarianten für sich alleine oder in freier Kombination zueinander denkbar sein.In the embodiment of the injector according to the invention 1 according to the 3 a combination of several possible variants is shown. So it is in principle conceivable, the passage opening 23 and / or the coupling path 25 run throttled or provided with a throttle device. A restricted coupling path 25 causes a pressure difference between the high pressure chamber 11 on the one hand and the nozzle chamber 24 on the other hand, the z. B. to increase closing speeds of the nozzle needles 18 and 19 can be exploited. A restriction of the passage opening 23 causes a pressure drop between the coupler space 8th on the one hand and the needle control room 22 on the other hand, whereby a time delay in the opening or closing behavior of the two nozzle needles 18 . 19 can be effected. Another possibility is to provide a throttled hydraulic path 32 which is between the high pressure room 11 and the needle control room 22 runs. This throttled hydraulic path 32 can be used, for example, the opening and closing speeds of the needles 18 and 19 to slow down. It can piston section side on the separator 5 by creating a stopper sealing surface 33 , which on one the separating element 5 facing end face of the inner nozzle needle 19 is provided, a flow limitation by the hydraulic path 32 be realized, whereby an influence of the throttled hydraulic path 32 can be switched off or switched on. A similar influence on the opening behavior of the nozzle needles 18 . 19 like the throttled hydraulic path 32 , can also have a throttled hydraulic path 32 ' between the high pressure room 11 on the one hand and the coupler room 8th on the other hand. In the arrangement of the throttled hydraulic path 32 ' In principle, it is also possible to connect or disconnect the throttle function via a slide edge 34 on the servo piston 5 to realize. Depending on the stroke position of the servo piston 5 is thus a fast or slower opening or closing movement of the nozzle needles 18 . 19 possible. In addition, a compensation path can also be used 36 which is the outer nozzle needle 18 essentially penetrating radially, may be provided. This balancing path 36 allows fuel supply to one between the outer nozzle needle 18 and the inner nozzle needle 19 lying annular space and thus a supply of the first injection openings 21 with fuel with open inner nozzle needle 19 , In principle, all according to the 1 to 3 shown embodiments may be conceivable alone or in free combination to each other.

Im Folgenden soll kurz die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Injektors 1 erläutert werden:
Vor einer Aktivierung des erfindungsgemäßen Injektors 1 stehen alle mit Hochdruck beaufschlagten Räume 12, 22, 8, 11, 25 und 7 unter gleichem Hochdruck, insbesondere unter Systemdruck. Bei Ansteuerung der Steuereinrichtung 14, insbesondere des 2/2-Ventils, senkt sich, gesteuert durch den Druckabfall, über die gedrosselten Verbindungsleitungen 13 und 13', der Druck im Steuerraum 7 unter ein Druckniveau des, den Steuerraum 7 umgebenden Hochdruckraumes 11. Durch diese Druckabsenkung wird am Servokolben 6 eine öffnende Kraft impliziert, die den Servokolben 6 entgegen einer von der Servokolbenfeder 9 ausgeübten Federkraft verstellt. Eine Verstellung des Servokolbens 6 führt dabei in den gezeigten Ausführungsformen zu einer Bewegung desselben nach oben. Durch diese Nach-Oben-Bewegung wird der Druck im Kopplerraum 8 ebenfalls abgesenkt. Da der Kopplerraum 8 über die Durchgangsöffnung 23 mit dem Nadelsteuerraum 22 verbunden ist, wirkt sich eine Absenkung des Drucks auch im Nadelsteuerraum 22 aus, was zusammen mit der Druckdifferenz zwischen dem Nadelsteuerraum 22 und dem Düsenraum 24 zu einem Anheben der Düsennadeln 18, 19 aus ihrem Dichtsitz an den Einspritzlöchern 20, 21 führt. Dabei kann durch eine entsprechende Wahl der druckbeaufschlagten Flächen an den Düsennadeln 18, 19, der Federn 9, 27, 30 und der Auslegung des gedrosselten Verbindungspfades 35 das Öffnungsverhalten der Düsennadeln 18, 19 beeinflusst werden. Eine Möglichkeit der Auslegung besteht z. B. darin, zuerst die innere Düsennadel 19 und damit zumindest eine erste Einspritzöffnung 21 öffnen zu lassen und mit einem zeitlichen Versatz danach über die Verstellung der äußeren Düsennadel 18 die zumindest eine zweite Einspritzöffnung 21 freizugeben.The following briefly the operation of the injector according to the invention 1 be explained:
Before activation of the injector according to the invention 1 are all high-pressure rooms 12 . 22 . 8th . 11 . 25 and 7 under the same high pressure, in particular under system pressure. When driving the control device 14 , in particular the 2/2 valve, lowers, controlled by the pressure drop, over the throttled connecting lines 13 and 13 ' , the pressure in the control room 7 under a pressure level of, the control room 7 surrounding high pressure space 11 , By this pressure reduction is on the servo piston 6 an opening force implies that the servo piston 6 against one of the servo piston spring 9 adjusted spring force adjusted. An adjustment of the servo piston 6 leads in the embodiments shown to a movement of the same upwards. This upward movement makes the pressure in the coupler space 8th also lowered. Because the coupler room 8th over the passage opening 23 with the needle control room 22 connected, a lowering of the pressure also affects the needle control room 22 out, which together with the pressure difference between the needle control room 22 and the nozzle space 24 to raise the nozzle needles 18 . 19 from her sealing seat at the injection holes 20 . 21 leads. In this case, by an appropriate choice of the pressurized surfaces on the nozzle needles 18 . 19 , the feathers 9 . 27 . 30 and the design of the throttled connection path 35 the opening behavior of the nozzles needles 18 . 19 to be influenced. One way of designing is z. B. therein, first the inner nozzle needle 19 and thus at least a first injection opening 21 to let open and with a time lag thereafter on the adjustment of the outer nozzle needle 18 the at least one second injection opening 21 release.

Zum Schließen der Düsennadeln 18, 19 wird die Steuereinrichtung 14 so angesteuert, dass der Durchfluss durch die Verbindungsleitung 13' beendet wird. Über die gedrosselte Verbindungsleitung 13 gleicht sich danach der Druck im Steuerraum 7 wieder dem vom Hochdruckraum 11 an und der Servokolben 6 bewegt sich nach unten. Da der Servokolben 6 stets bestrebt ist, das Kräftegleichgewicht zwischen dem Steuerraum 7 und dem Kopplerraum 8 wiederherzustellen, erhöht sich auch der Druck im Kopplerraum 8. Dieser Druckausgleich führt zu einem Druckanstieg im Nadelsteuerraum 22 und bei entsprechendem Kräfteüberschuss auch zu einer Schließbewegung der Nadeln 18 und 19. Dies geschieht solange bis die Nadeln 18 und 19 in ihrem Dichtsitz an den Einspritzlöchern 20 und 21 angekommen sind. Der Druckaufbau im Kopplerraum 8 erfolgt solange, bis auch der Servokolben 6 wieder mit seinem Kolbenfuß 16 auf dem Trennelement 5 aufsteht. Über Leckagestellen an Hochdruckführungen 37 wird ein evtl. aufgebauter Überdruck aus dem Kopplerraum 8 und dem Nadelsteuerraum 22 abgebaut. Unter Umständen kann zum Druckausgleich auch die Dichthülse 26 ihren Dichtsitz am Trennelement 5 zumindest kurzfristig freigeben.To close the nozzle needles 18 . 19 becomes the controller 14 so controlled that the flow through the connecting line 13 ' is ended. About the throttled connection line 13 after that the pressure in the control room is similar 7 again from the high pressure room 11 on and the servo piston 6 moves down. Because of the servo piston 6 always strives to balance the power between the control room 7 and the coupler room 8th restore, also increases the pressure in the coupler space 8th , This pressure equalization leads to an increase in pressure in the needle control chamber 22 and with a corresponding excess of force also to a closing movement of the needles 18 and 19 , This happens until the needles 18 and 19 in her sealing seat at the injection holes 20 and 21 arrived. The pressure buildup in the coupler room 8th takes place until, even the servo piston 6 again with his butt 16 on the separator 5 gets up. About leaks on high-pressure guides 37 becomes a possibly built over pressure from the coupler space 8th and the needle control room 22 reduced. Under certain circumstances, the pressure sleeve and the sealing sleeve 26 their sealing seat on the separating element 5 release at least in the short term.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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- DE 10337609 A1 [0004]
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WO 2004/070192 A1 [0004]
WO 2005/068816 A2 [0004]

Claims

Injector ( 1 ) for a fuel injection system of an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, - with one, a needle section ( 4 ) and a piston section ( 3 ) having injector body ( 2 ), Wherein between the needle section ( 4 ) and the piston portion ( 3 ), the two sections ( 3 . 4 ) separating separator ( 5 ) is arranged, - wherein in the needle section ( 4 ) an outer nozzle needle ( 18 ) and an inner nozzle needle ( 19 ) are arranged adjustable in stroke, - wherein the outer nozzle needle ( 18 ) with at least one first injection opening ( 20 ) and the inner nozzle needle ( 19 ) with at least one second injection opening ( 21 ), - whereby the inner nozzle needle ( 19 ) the outer nozzle needle ( 18 ) axially, characterized in that - in the piston section ( 3 ) a servo piston ( 6 ) is arranged adjustable in stroke, the front end one end a control room ( 7 ) and at the other end a coupler room ( 8th ) axially limited, - that in the separating element ( 5 ) at least one passage opening ( 23 ) is provided, which the piston section side coupler space ( 8th ) with a needle-section-side needle control chamber ( 22 ) hydraulically connects, - that on the separating element ( 5 ) a guided tour ( 17 ) for the servo piston ( 6 ) is formed, which together with the separating element ( 5 ) and the servo piston ( 6 ) the coupler space ( 8th ) limited.

Injector according to claim 1, characterized in that - the servo piston ( 6 ) from a high pressure room ( 11 ) surrounded by a pressure source (s) ( 12 ), and / or - that the control room ( 7 ) over the high-pressure chamber ( 11 ) throttled with the pressure source ( 12 ), and / or - that the control room ( 7 ) with a control device ( 14 ), in particular with a 2/2-way solenoid valve is operatively connected.

Injector according to claim 2, characterized in that between the control room ( 7 ) and the control device ( 14 ) A throttle device is arranged.

Injector according to one of claims 1 to 3, characterized in that a servo piston spring ( 9 ) is provided, which on the one hand on the piston portion ( 3 ) and on the other hand on the servo piston ( 6 ) and the servo piston ( 6 ) in the direction of the separating element ( 5 ).

Injector according to one of claims 2 to 4, characterized in that - in the separating element ( 5 ) a coupling path ( 25 ) is provided, which the piston section side high-pressure chamber ( 11 ) with a needle-section-side nozzle space ( 24 ) connects hydraulically, wherein the nozzle chamber ( 24 ) the nozzle needles ( 18 . 19 ) coaxially surrounds, - that the nozzle chamber ( 24 ) with open nozzle needle ( 18 . 19 ) with the respective nozzle needle ( 18 . 19 ) associated spray holes ( 20 . 21 ) connected is.

Injector according to claim 5, characterized in that - in the needle section ( 4 ) a sealing sleeve ( 26 ) is provided, which the outer nozzle needle ( 18 ) coaxially surrounds and the needle control room ( 22 ) from the nozzle space ( 24 ) separates, - that an outer closing pressure spring ( 27 ) is provided, which on the one hand on the sealing sleeve ( 26 ) and on the other hand on the outer nozzle needle ( 18 ) and the sealing sleeve ( 26 ) with a sealing contour ( 28 ) against the separating element ( 5 ) and the outer nozzle needle ( 18 ) is biased in its closed position.

Injector according to one of claims 1 to 6, characterized in that an inner closing compression spring ( 30 ) is provided, which on the one hand on the separating element ( 5 ) and on the other hand on the inner nozzle needle ( 19 ) and the inner nozzle needle ( 19 ) is biased in its closed position.

Injector according to one of claims 1 to 7, characterized in that the needle section side on the separating element ( 5 ) and / or on the inner nozzle needle ( 19 ) and / or on the outer nozzle needle ( 18 ) at least one stroke stop ( 31 ) is provided, which limits a needle stroke.

Injector according to one of claims 5 to 8, characterized in that - between the needle control chamber ( 22 ) and the nozzle space ( 24 ) a connection path ( 35 ) is provided, which the two rooms ( 22 . 24 ) hydraulically interconnects, - that the connection path ( 35 ) is throttled or has a throttle device.

Injector according to one of claims 2 to 9, characterized in that between the high-pressure chamber ( 11 ) and the coupler space ( 8th ) and / or the needle control room ( 22 ) a throttled connection ( 32 . 32 ' ) is provided.