DE102013220794A1 - Einspritzventil und Vorrichtung zum Betreiben eines Einspritzventils - Google Patents

Einspritzventil und Vorrichtung zum Betreiben eines Einspritzventils Download PDF

Info

Publication number
DE102013220794A1
DE102013220794A1 DE102013220794.8A DE102013220794A DE102013220794A1 DE 102013220794 A1 DE102013220794 A1 DE 102013220794A1 DE 102013220794 A DE102013220794 A DE 102013220794A DE 102013220794 A1 DE102013220794 A1 DE 102013220794A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
nozzle needle
nozzle
recess
actuator
injection holes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102013220794.8A
Other languages
English (en)
Inventor
Steffen Lehner
Michael Katzenberger
Peter Matthias Ruße
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Priority to DE102013220794.8A priority Critical patent/DE102013220794A1/de
Publication of DE102013220794A1 publication Critical patent/DE102013220794A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F02M45/08Injectors peculiar thereto
    • F02M45/086Having more than one injection-valve controlling discharge orifices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/46Valves, e.g. injectors, with concentric valve bodies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/701Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger mechanical
    • F02M2200/702Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger mechanical with actuator and actuated element moving in different directions, e.g. in opposite directions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Ein Einspritzventil weist auf einen Aktuator (3) und einen Düsenkörper (5), der eine Ausnehmung (7) aufweist. Ferner ist eine erste und zweite Gruppe von Einspritzlöchern (13, 15, 17, 19) vorgesehen, die in einer Wandung (9) des Düsenkörpers (5) ausgebildet sind und diese ausgehend von der Ausnehmung (7) hin zu einem Außenbereich des Düsenkörpers (5) durchdringen. Eine erste Düsennadel (23), ist derart in der Ausnehmung (7) des Düsenkörpers (5) angeordnet, dass sie in einer Schließposition einen Fluidstrom durch die Einspritzlöcher (13, 15) der ersten Gruppe unterbindet und ansonsten diesen freigibt. Die erste Düsennadel (23) ist mechanisch mit dem Aktuator (3) gekoppelt. Eine zweite Düsennadel (25) ist koaxial zu der ersten Düsennadel (23) angeordnet und weist zumindest in einem den Einspritzlöchern (13, 15, 17, 19) zugewandten Bereich eine die zweite Düsennadel (25) durchdringende Düsennadelausnehmung (27) auf. Die zweite Düsennadel (25) ist so angeordnet, dass sie in ihrer Schließposition einen Fluidstrom durch die Einspritzlöcher (17, 19) der zweiten Gruppe unterbindet und ansonsten diesen freigibt. Die zweite Düsennadel (25) ist koaxial zu der ersten Düsennadel (23) angeordnet. Ein Mitnehmermechanismus ist so ausgebildet, dass ab einem vorgegebenen Mitnahmehub der ersten Düsennadel (23) weg von ihrer Schließposition diese die zweite Düsennadel (25) mitnimmt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil, das geeignet ist zum Zumessen von Fluid, insbesondere von Kraftstoff. Ferner betrifft sie eine Vorrichtung zum Betreiben des Einspritzventils.
  • Brennkraftmaschinen sind häufig dazu ausgelegt, hohe Drehmomente zu erzeugen, welche große Einspritzmengen erfordern. Andererseits erfordern gesetzliche Vorschriften bezüglich der zulässigen Schadstoff-Emissionen von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch die die Schadstoff-Emissionen gesenkt werden. Ein Ansatzpunkt hierbei ist, die von der Brennkraftmaschine erzeugten Schadstoff-Emissionen zu senken. Diesbezüglich ist es eine Herausforderung hinsichtlich geforderter guter Abgaswerte, auch kleinste Einspritzmengen genau zu dosieren. Es lassen sich große Einspritzmengen bei vorgegebenem, gleichbleibenden Druck des Fluids durch eine große resultierende Austrittsfläche, so beispielsweise realisiert durch viele oder große Einspritzlöcher, realisieren oder der Einspritzdruck wird auf sehr hohe Werte angehoben. Bei einer großen resultierenden Austrittsfläche ist es eine Herausforderung, eine ausreichend gute Sprayqualität zu gewährleisten. Demgegenüber stellen extrem hohe Einspritzdrücke große mechanische Anforderungen an sowohl die jeweiligen Einspritzventile als auch die Kraftstoffzuführung. Darüber hinaus ist es eine Herausforderung, bei extrem hohen Einspritzdrücken einen hohen Wirkungsgrad zu realisieren. Diesbezüglich sind sogenannte Variodüsen bekannt, die bei kleinen geforderten Einspritzmengen nur eine begrenzte Anzahl an Einspritzlöchern und bei größeren Einspritzmengen zusätzliche Einspritzlöcher freigeben.
  • So ist beispielsweise in der DE 102006041071 A1 ein Injektor gemäß dem Variodüsenprinzip beschrieben mit zwei koaxial zueinander angeordneten Düsennadeln, wobei radial innere Spritzlöcher von der inneren Düsennadel und radial äußere Spritzlöcher von der äußeren Düsennadel betätigbar sind. Ferner sind in der äußeren Düsennadel radial gerichtete durchgehende Löcher eingearbeitet und zwar derart, dass Kraftstoff zur Versorgung der inneren Spritzlöcher von einem äußeren Ringraum in einen inneren Ringraum gelangen kann und die einzelnen Querschnitte der durchgehenden Löcher kleiner sind als die einzelnen Querschnitte der inneren Spritzlöcher des Düsenaustritts, die Querschnittssumme der durchgehenden Löcher jedoch größer ist als die Querschnittssumme zumindest der inneren Spritzlöcher des Düsenaustritts.
  • In der EP 0978649 A2 ist eine Kraftstoffeinspritzdüse für Verbrennungsmotoren beschrieben mit einem Düsenkörper mit einer Kuppe mit zwei axial beabstandeten Reihen von Einspritzlöchern und mit einer Düsennadel, die im Düsenkörper axial beweglich ist. Eine Konusfläche an der Spitze der Düsennadel gibt den Kraftstoffweg zu einer oberen Reihe von Einspritzlöchern selektiv frei und sperrt ihn. Ferner ist ein Einsatzkörper an der Spitze der Düsennadel vorgesehen, der relativ zu der Düsennadel axial beweglich ist und der einen Kegelkörper aufweist, der in Axialrichtung von der Spitze der Düsennadel vorsteht. Im Schließzustand der Kraftstoffeinspritzdüse ist die Konusfläche der Düsennadel in Strömungsrichtung des Kraftstoffs vor der ersten oberen Reihe von Einspritzlöchern an der Innenseite der Kuppe des Düsenkörpers anliegend und der Kegelkörper liegt zwischen der ersten, oberen Reihe von Einspritzlöchern und der zweiten, unteren Reihe von Einspritzlöchern an der Innenseite der Kuppe des Düsenkörpers an. Ein Anschlagbereich an dem Einsatzkörper ist vorgesehen, an dem die Düsennadel beim Abheben von der Innenseite nach einem vorgegebenen Hub in Anlage bewegbar ist. Der Einsatzkörper weist eine Wirkfläche auf, an der ein den Einsatzkörper umgebender Kraftstoffdruck anliegt, der einer Bewegung des Einsatzkörpers weg von der Schließposition entgegenwirkt. Ein piezoelektrischer Aktor wirkt über einen Steuerraum und somit hydraulisch auf die Düsennadel und auch den Einsatzkörper ein.
  • In der DE 102004038189 A1 ist ein Einspritzventil beschrieben, dessen Einspritzdüsen in einen Brennraum zeigen. Den Einspritzdüsen ist eine innere Düsennadel und dazu koaxial angeordnet eine äußere Düsennadel zugeordnet, die ansteuerbar Einspritzquerschnitte an den Einspritzdüsen freigeben beziehungsweise verschließen. Der äußeren Düsennadel ist ein Steuerraum und ein Dämpfungskolben sowie der inneren Düsennadel ein weiterer Steuerraum zugeordnet. Zur Ansteuerung der äußeren Düsennadel und der inneren Düsennadel sind jeweils getrennte Schaltventile vorgesehen. Der weitere Steuerraum für die innere Düsennadel ist im Wesentlichen von der äußeren Düsennadel und vom Dämpfungskolben begrenzt.
  • In der DE 102004010760 A1 ist ein Einspritzventil beschrieben mit einem Brennraum zuweisenden Einspritzdüsen. Den Einspritzdüsen ist eine innere Düsennadel und eine koaxial dazu angeordnete äußere Düsennadel zugeordnet, die druckabhängig ansteuerbar unterschiedliche Einspritzquerschnitte an den Einspritzdüsen freigeben beziehungsweise verschließen. Den Düsennadeln sind jeweilige Dämpfungskolben zugeordnet, die relativ zueinander beweglich sind und auf einen Dämpfungsraum einwirken. Der Dämpfungsraum ist dabei über eine Ablaufdrossel mit einem Niederdruck-Rücklaufsystem verbindbar. Zusätzlich zum Dämpfungsraum ist ein Schließraum vorgesehen, dem in Schließrichtung eine Druckfläche der äußeren Düsennadel ausgesetzt ist. Der Schließraum ist über eine Schließraumdrossel ebenfalls mit dem Niederdruck-Rücklaufsystem verbindbar, wobei die Ablaufdrossel eine größere Drosselwirkung aufweist als die Schließraumdrossel, sodass zuerst der Druck in dem Schließraum abfällt und erst mit einer zeitlichen Verzögerung auch der Druck in dem Dämpfungsraum.
  • In der DE 10326506 A1 ist ein mehrteiliges Einspritzventilglied beschrieben, das einen ersten Düsennadelteil und einen zweiten Düsennadelteil umfasst. Der erste Düsennadelteil ist ersten Einspritzöffnungen, der zweite Düsennadelteil ist zweiten Einspritzöffnungen zugeordnet, die durch den jeweiligen Düsennadelteil geöffnet oder verschlossen werden. Die Düsennadelteile sind unabhängig voneinander über Federelemente beaufschlagt. Die Federelemente sind in voneinander getrennten Federräumen untergebracht. Eine hydraulisch wirksame Fläche, welche dem zweiten Düsennadelteil zugeordnet ist, ist mit einem dessen Öffnungsdruck steigernden Druckniveau beaufschlagbar. Durch eine Veränderung der Federvorspannung eines Federelements kann der Öffnungsdruck, dem das zweite Düsennadelteil ausgesetzt ist, variiert werden.
  • In der DE 10320980 A1 ist ein Verfahren zur Mehrfachansteuerung eines Kraftstoffinjektors beschrieben. Der Kraftstoffinjektor weist ein mehrteiliges Einspritzventilglied mit einem ersten Nadelteil und einem zweiten Nadelteil auf, mit denen jeweils eine Anzahl von Einspritzöffnungen am brennraumseitigen Ende des Kraftstoffinjektors freigebbar oder verschließbar sind. Die Ansteuerung des Kraftstoffinjektors erfolgt über ein Schaltventil, das durch einen Aktor betätigbar ist. Die beiden Nadelteile werden über ein den Nadelteilen gemeinsames Schaltventil derart angesteuert, dass eine erste Ansteuerdauer des Schaltventils zur Öffnung des ersten Nadelteils um eine, ein teilweises Schließen des ersten Nadelteils ermöglichende Zeitspanne unterbrochen wird, die den Aufbau einer das zweiten Nadelteil öffnenden Kraft ermöglicht und an die sich eine zweite Ansteuerdauer des Schaltventils zur Öffnung der Nadelflanke anschließt.
  • Die Steuerung derartiger Einspritzventile ist sehr kompliziert und ihre Robustheit ist eine große Herausforderung. Insbesondere, wenn für beide Düsennadeln separate Steuerräume geschaffen werden müssen, beeinträchtigt dies gegebenenfalls eine Attraktivität für Serienanwendungen.
  • Die oben genannten Einspritzventile haben alle gemeinsam, dass die ihnen zugeordneten Düsennadeln hydraulisch gesteuert werden, also insbesondere über Steuerräume und durch Ausnutzung der jeweiligen dort herrschenden Drücke des Fluids.
  • Es ist eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ein Einspritzventil zu schaffen, das einfach ist und das geeignet ist, sowohl kleine Fluidmengen zuzumessen als auch im Vergleich dazu sehr große Fluidmengen zuzumessen. Ferner ist eine weitere Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben des Einspritzventils zu schaffen, das bzw. die einen Beitrag leistet zu einer präzisen Steuerung des Einspritzventils.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist in einer Ausgestaltung ein Einspritzventil vorgesehen mit einem Aktuator und einem Düsenkörper, der eine Ausnehmung aufweist. Ferner ist eine erste und zweite Gruppe an Einspritzlöchern vorgesehen, die in einer Wandung des Düsenkörpers ausgebildet sind und diese ausgehend von der Ausnehmung hin zu einem Außenbereich des Düsenkörpers durchdringen. Die erste Gruppe an Einspritzlöchern ist bezogen auf eine Mittelachse des Düsenkörpers radial innerhalb im Vergleich zu der zweiten Gruppe an Einspritzlöchern ausgebildet, wobei sich radial innerhalb auf jeweilige innere Einlässe der jeweiligen Einspritzlöcher bezieht.
  • Eine erste Düsennadel ist derart in der Ausnehmung des Düsenkörpers angeordnet, dass sie in einer Schließposition einen Fluidstrom durch die Einspritzlöcher der ersten Gruppe unterbindet und ansonsten diesen freigibt. Die erste Düsennadel ist mechanisch mit dem Aktuator gekoppelt. Der Aktuator ist dazu ausgebildet, abhängig von einem Stellsignal eine Kraft auf die erste Düsennadel auszuüben. Die Kraft wird derart in die Düsennadel eingeleitet, dass sie ohne das Einwirken weiterer Kräfte einen Beitrag leistet, die erste Düsennadel aus ihrer Schließposition zu bewegen.
  • Ferner ist eine zweite Düsennadel vorgesehen, die koaxial zu der ersten Düsennadel angeordnet ist und zumindest in einem den Einspritzlöchern zugewandten Bereich eine die zweite Düsennadel durchdringende Düsennadelausnehmung aufweist. Die erste Düsennadel ist so angeordnet, dass zumindest ein Teil der ersten Düsennadel in der Düsennadelausnehmung angeordnet ist. Die zweite Düsennadel ist so ausgebildet und angeordnet, dass sie in ihrer Schließposition einen Fluidstrom durch die Einspritzlöcher der zweiten Gruppe unterbindet und ansonsten diesen freigibt.
  • Ferner ist ein Mitnehmermechanismus vorgesehen, der so ausgebildet ist, dass ab einem vorgegebenen Mitnahmehub der ersten Düsennadel weg von ihrer Schließposition diese die zweite Düsennadel mitnimmt.
  • Ein derartiges Einspritzventil ermöglicht ein Zumessen eines sehr großen Bereichs von Einspritzmengen, also zwischen einer minimalen und maximalen Einspritzmenge. Es leistet einen Beitrag, sowohl große Einspritzmengen zuzumessen als auch stabil kleinste Einspritzmengen zuzumessen. Insbesondere auch bei den kleinsten Einspritzmengen kann ein Beitrag geleistet werden für eine gute Kraftstoffvermischung, die für das Emissionsverhalten einen maßgeblichen Beitrag leistet.
  • Darüber hinaus ist für beide Düsennadeln lediglich ein Aktuator erforderlich. Da im Verhältnis zu einem Einspritzventil mit einer Einfachdüsennadel mit der ersten Düsennadel nur eine kleinere Gesamtfläche an Einspritzlöchern freigegeben wird, wobei die Gesamtfläche die Summe sogenannter Lochkreisdurchmesser der jeweiligen Einspritzlöcher repräsentiert, benötigt der Aktuator weniger Energie als bei dem Einspritzventil mit der Einfachdüsennadel. Nach dem Heben der ersten Düsennadel wird diese druckunterwandert, was die freiwerdende Energie zum Heben der zweiten Düsennadel verfügbar macht. Insofern wird ein Beitrag geleistet, dass bei insgesamt gleichen Schließfederkräften auch eine Gesamtenergiebilanz günstiger ist, als die des Einspritzventils mit der Einfachdüsennadel.
  • Da die erste Düsennadel mechanisch mit dem Aktuator gekoppelt ist, ist sie insbesondere frei von einer hydraulischen Kopplung. Insbesondere ist mechanisch zwischen dem Aktuator und der ersten Düsennadel ein mechanischer Kopplungsmechanismus angeordnet. Der Aktuator ist insbesondere frei von hydraulischen Kopplungselementen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des ersten Aspekts weist die Düsennadelausnehmung eine Verengung auf und an der ersten Düsennadel ist ein Mitnehmer angeordnet, der so mit der zweiten Düsennadel im Bereich der Verengung zusammenwirkt, dass die erste Düsennadel die zweite Düsennadel ab dem vorgegebenen Mitnahmehub mitnimmt. Auf diese Weise kann die zweite Düsennadel durch die erste Düsennadel einfach geschleppt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die zweite Düsennadel topfförmig ausgebildet mit einem Topfbodenbereich, der den Einspritzlöchern abgewandt ausgebildet ist und eine zentrale Aufnehmung aufweist, die von der ersten Düsennadel durchdrungen wird. An der ersten Düsennadel ist der Mitnehmer angeordnet, der so mit dem Topfbodenbereich zusammenwirkt, dass die erste Düsennadel die zweite Düsennadel ab dem vorgegebenen Mitnahmehub mitnimmt.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Mitnehmermechanismus eine Nase auf.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Aktuator ein Festkörperaktuator.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Festkörperaktuator ein piezoelektrischer Aktuator.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Verfahren zum Betreiben des Einspritzventils gemäß dem ersten Aspekt, bei dem der Aktuator ein piezoelektrischer Aktuator ist. Der piezoelektrische Aktuator wird als Sensor eingesetzt und ein Erreichen der Schließposition und/oder einer vorgegebenen Offenposition der ersten Düsennadel und/oder der zweiten Düsennadel wird abhängig von einem Messsignal des piezoelektrischen Aktuators detektiert. Dies ist insbesondere der Fall, da bei Erreichen dieser Positionen signifikante Krafteinträge auf den piezoelektrischen Aktuator zu erwarten sind. Auf diese Weise können wichtige Zeit-Ort-Informationen bezüglich beider Düsennadeln bereitgestellt werden, was einen Beitrag leistet, ein besonders präzises Betreiben des jeweiligen Einspritzventils zu ermöglichen, wobei dies beispielsweise unter Nutzung eines geschlossenen Regelkreises erfolgen kann, bei dem insbesondere ein Düsennadel-Zeitverhalten direkt kontrolliert werden kann.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt die einzige Figur ein Einspritzventil und eine zugeordnete Vorrichtung zum Steuern des Einspritzventils.
  • Ein Einspritzventil 1 weist einen Aktuator 3 und einen Düsenkörper 5 auf. Der Düsenkörper 5 weist eine Ausnehmung 7 auf. In einer Wandung 9 des Düsenkörpers 5, die die Ausnehmung 7 abgrenzt, sind Einspritzlöcher 13, 15 einer ersten Gruppe und Einspritzlöcher 17, 19 einer zweiten Gruppe ausgebildet, die die Wandung 9 ausgehend von der Ausnehmung 7 hin zu einem Außenbereich des Düsenkörpers durchdringen, wobei der Außenbereich des Düsenkörpers in einem montierten Zustand in einer Brennkraftmaschine hin zu einem jeweiligen Brennraum eines Zylinders gerichtet ist. Die erste Gruppe an Einspritzlöchern 13, 15 ist bezogen auf eine Mittelachse 21 des Düsenkörpers 5 radial innerhalb im Vergleich zu der zweiten Gruppe an Einspritzlöchern 17, 19 ausgebildet.
  • Ferner ist eine erste Düsennadel 23 vorgesehen, die derart in der Ausnehmung 7 des Düsenkörpers 5 angeordnet ist, dass sie in einer Schließposition einen Fluidstrom durch die Einspritzlöcher 13, 15 der ersten Gruppe unterbindet und ansonsten diesen Fluidstrom freigibt. Die erste Düsennadel 23 ist mechanisch mit dem Aktuator 3 gekoppelt.
  • Ferner ist eine zweite Düsennadel 25 vorgesehen, die koaxial zu der ersten Düsennadel 23 angeordnet ist und zumindest in einem den Einspritzlöchern 13, 15, 17, 19 zugewandten Bereich eine die zweite Düsennadel 25 durchdringende Düsennadelausnehmung 27 aufweist. Die erste Düsennadel 23 ist so angeordnet, dass zumindest ein Teil der ersten Düsennadel 23 in der Düsennadelausnehmung 27 angeordnet ist.
  • Die zweite Düsennadel 25 ist so ausgebildet und angeordnet, dass sie in ihrer Schließposition einen Fluidstrom durch die Einspritzlöcher 17, 19 der zweiten Gruppe unterbindet und ansonsten den Fluidstrom durch die Einspritzlöcher 17, 19 der zweiten Gruppe freigibt.
  • Die erste Düsennadel 23 ist über einen mechanischen Kopplungsmechanismus mit dem Aktuator 3 gekoppelt. Der mechanische Kopplungsmechanismus umfasst beispielsweise einen Pin 29, einen Koppelkörper 31 und einen Hebel 33, der auf einen Düsennadelkopf 35 der ersten Düsennadel 23 einwirkt. Der Hebel 33 stützt sich beispielsweise auf einer Zwischenscheibe 37 ab. Mittels des mechanischen Kopplungsmechanismus erfolgt insbesondere eine Hubumkehr.
  • Der Aktuator 3 ist beispielsweise als Festkörperaktuator ausgebildet und so beispielsweise als piezoelektrischer Aktuator ausgebildet. Durch die Hubumkehr wird abhängig von einem Stellsignal, das auf den Aktuator 3 einwirkt, eine Kraft auf die erste Düsennadel 23 ausgeübt, die derart in die erste Düsennadel 23 eingeleitet wird, dass die erste Düsennadel 23 ohne das Einwirken weiterer Kräfte aus ihrer Schließposition herausbewegt wird.
  • Darüber hinaus ist eine erste Feder 39 vorgesehen, die sich einerseits auf der Zwischenscheibe 37 abstützt und andererseits auf einer Federauflage 41 abstützt, die an der ersten Düsennadel 23 festgelegt ist. Die erste Feder 39 übt so auf die erste Düsennadel 23 eine Kraft aus, die ohne das Einwirken weiterer Kräfte die erste Düsennadel 23 in ihre Schließposition drückt. Die jeweilige Position der ersten Düsennadel 23 hängt ab von einer Kräftebilanz derjenigen Kräfte, die auf sie einwirken, wobei neben der durch die erste Feder ausgeübten Kraft und der gegebenenfalls mittels des Aktuators 3 ausgeübten Kraft Kräfte maßgeblich sind, die hervorgerufen sind durch den Fluiddruck des zuzumessenden Fluids und auf die erste Düsennadel 23 einwirken.
  • Eine zweite Feder 43 ist vorgesehen, die sich einerseits an der Zwischenscheibe 37 und andererseits an der zweiten Düsennadel 25 abstützt und diese mit einer Kraft beaufschlagt, die die zweite Düsennadel 25 in ihre Schließposition drückt ohne das Einwirken weiterer Kräfte.
  • Die zweite Düsennadel ist beispielsweise topfförmig ausgebildet mit einem Topfbodenbereich 45, der den Einspritzlöchern 13, 15, 17, 29 abgewandt ausgebildet ist, also distal zu diesen ausgebildet ist. Der Topfbodenbereich 45 weist eine zentrale Ausnehmung 47 auf, die von der ersten Düsennadel 23 durchdrungen wird.
  • An der ersten Düsennadel 23 ist ein Mitnehmer 49 angeordnet, der so mit dem Topfbodenbereich 45 zusammenwirkt, dass die erste Düsennadel 23 die zweite Düsennadel 25 ab einem vorgegebenen Mitnahmehub weg von ihrer Schließposition mitnimmt. Der Mitnehmer 49 kann beispielsweise eine Nase aufweisen. Er kann beispielsweise jedoch auch ringförmig ausgebildet sein und so einen Querschnittsvorsprung der ersten Düsennadel 23 bilden.
  • Wenn sich die erste Düsennadel 23 aus ihrer Schließposition heraus bewegt, so wird diese auch an ihrer stirnseitigen Endfläche, die der ersten Gruppe an Einspritzlöchern 13, 15 zugewandt ist, von dem Fluid unterwandert und somit an ihrer ersten Stirnfläche mit dem Fluiddruck beaufschlagt. Diese dadurch hervorgerufene Kraft wirkt somit unterstützend ab Erreichen des vorgegebenen Mitnahmehubs zum Herausbewegen der zweiten Düsennadel 25 aus ihrer Schließposition. Somit kann die mittels des Aktuators eingeleitete Kraft entsprechend gering gehalten werden zum Herausbewegen der zweiten Düsennadel 25 aus ihrer Schließposition.
  • Bevorzugt weist die erste Düsennadel 23 einen der Zwischenscheibe 37 zugewandten Querschnittssprung 51 auf, der eine Vollhubbegrenzung für die erste Düsennadel 23 bildet. Entsprechend kann auch bezüglich der zweiten Düsennadel 25 eine Vollhubbegrenzung vorhanden sein.
  • Ferner ist eine Steuervorrichtung 53 dem Einspritzventil 1 zugeordnet, die insbesondere einen Daten- und Programmspeicher aufweist und eine Recheneinheit aufweist. Ferner sind ihr eingangsseitig einer oder mehrere Sensoren zugeordnet, deren jeweilige Messsignale ihr zugeführt sind. Ausgangsseitig ist die Steuervorrichtung 53 beispielsweise dazu ausgebildet, ein Stellsignal für den Aktuator 3 bereitzustellen. Im Falle des als Festkörperaktuator und insbesondere als piezoelektrischen Aktuator ausgebildeten Aktuators 3 ist sie dazu ausgebildet, den Festkörperaktuator beziehungsweise den piezoelektrischen Aktuator als Sensor einzusetzen und ein Erreichen der Schließposition und/oder einer vorgegebenen Offenposition der ersten Düsennadel und/oder der zweiten Düsennadel 25 abhängig von einem Messsignal des piezoelektrischen Aktuators zu detektieren. Die vorgegebene Offenposition kann beispielsweise durch die jeweilige Vollhubbegrenzung gegeben sein. Abhängig von den jeweiligen so ermittelten Zeit-Ort-Informationen bezüglich der ersten Düsennadel 23 und/oder der zweiten Düsennadel 25 kann insbesondere ein geschlossener Regelkreis vorgesehen sein, mittels dessen ein präzises Steuern der jeweiligen Düsennadeln 23, 25 erfolgen kann. Die Steuervorrichtung 53 kann auch als Vorrichtung zum Betreiben des Einspritzventils 1 bezeichnet sein.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Einspritzventil
    3
    Aktuator
    5
    Düsenkörper
    7
    Ausnehmung
    9
    Wandung
    11
    Düsenkuppenbereich
    13, 15
    Einspritzlöcher (erste Gruppe)
    17, 19
    Einspritzlöcher (zweite Gruppe)
    21
    Mittelachse Außenbereich
    23
    erste Düsennadel
    25
    zweite Düsennadel
    27
    Dsennadelausnehmung mechanischer Kopplungsmechanismus
    29
    Pin
    31
    Koppelkörper
    33
    Hebel
    35
    Düsennadelkopf
    37
    Zwischenscheibe
    39
    erste Feder
    41
    Federauflage
    43
    zweite Feder
    45
    Topfbodenbereich
    47
    zentrale Ausnehmung
    49
    Mitnehmer Mitnahmehub
    51
    Querschnittssprung Vollhubanschlag
    53
    Steuervorrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006041071 A1 [0003]
    • EP 0978649 A2 [0004]
    • DE 102004038189 A1 [0005]
    • DE 102004010760 A1 [0006]
    • DE 10326506 A1 [0007]
    • DE 10320980 A1 [0008]

Claims (8)

  1. Einspritzventil zum Zumessen von Fluid mit – einem Aktuator (3), – einem Düsenkörper (5), der eine Ausnehmung (7) aufweist, – einer ersten und zweiten Gruppe von Einspritzlöchern (13, 15, 17, 19), die in einer Wandung (9) des Düsenkörpers (5) ausgebildet sind und diese ausgehend von der Ausnehmung (7) hin zu einem Außenbereich des Düsenkörpers (5) durchdringen, wobei die erste Gruppe an Einspritzlöchern (13, 15) bezogen auf eine Mittelachse des Düsenkörpers radial innerhalb im Vergleich zu der zweiten Gruppe an Einspritzlöchern (17, 19) ausgebildet ist, – einer ersten Düsennadel (23), die derart in der Ausnehmung des Düsenkörpers (5) angeordnet ist, dass sie in einer Schließposition einen Fluidstrom durch die Einspritzlöcher (13, 15) der ersten Gruppe unterbindet und ansonsten diesen freigibt, wobei die erste Düsennadel (23) mechanisch mit dem Aktuator gekoppelt ist, der dazu ausgebildet ist, abhängig von einem Stellsignal eine Kraft auf die erste Düsennadel (23) auszuüben, wobei die Kraft derart in die erste Düsennadel (23) eingeleitet wird, dass sie ohne das Einwirken weiterer Kräfte einen Beitrag leistet, die erste Düsennadel (23) aus ihrer Schließposition zu bewegen, – einer zweiten Düsennadel (25), die koaxial zu der ersten Düsennadel (23) angeordnet ist und zumindest in einem den Einspritzlöchern (13, 15, 17, 19) zugewandten Bereich eine die zweite Düsennadel (25) durchdringende Düsennadelausnehmung (27) aufweist, wobei die erste Düsennadel (23) so angeordnet ist, dass zumindest ein Teil der ersten Düsennadel (23) in der Düsennadelausnehmung (27) angeordnet ist, wobei die zweite Düsennadel (25) so ausgebildet und angeordnet ist, dass sie in ihrer Schließposition einen Fluidstrom durch die Einspritzlöcher (17, 19) der zweiten Gruppe unterbindet und ansonsten diesen freigibt, und – einen Mitnehmermechanismus, der so ausgebildet ist, dass ab einem vorgegebenen Mitnahmehub der ersten Düsennadel (23) weg von ihrer Schließposition diese die zweite Düsennadel (25) mitnimmt.
  2. Einspritzventil nach Anspruch 1, bei dem die Düsennadelausnehmung (27) eine Verengung aufweist und an der ersten Düsennadel (23) ein Mitnehmer (49) angeordnet ist, der so mit der zweiten Düsennadel (25) in einem Bereich der Verengung zusammenwirkt, dass die erste Düsennadel (23) die zweite Düsennadel (25) ab dem vorgegebenen Mitnahmehub mitnimmt.
  3. Einspritzventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die zweite Düsennadel (25) topfförmig ausgebildet ist, mit einem Topfbodenbereich (45), der den Einspritzlöchern (13, 15, 17, 19) abgewandt ausgebildet ist und eine zentrale Ausnehmung (47) aufweist, die von der ersten Düsennadel (23) durchdrungen wird, wobei an der ersten Düsennadel (23) der Mitnehmer (49) angeordnet ist, der so mit dem Topfbodenbereich (45) zusammenwirkt, dass die erste Düsennadel (23) die zweite Düsennadel (25) ab dem vorgegebenen Mitnahmehub mitnimmt.
  4. Einspritzventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Mitnehmermechanismus eine Nase aufweist.
  5. Einspritzventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Aktuator (3) ein Festkörperaktuator ist.
  6. Einspritzventil nach Anspruch 5, bei dem der Festkörperaktuator ein piezoelektrischer Aktuator ist.
  7. Verfahren zum Betreiben eines Einspritzventils (1) nach Anspruch 6, bei dem der piezoelektrische Aktuator als Sensor eingesetzt wird und ein Erreichen der Schließposition und/oder einer vorgegebenen Offenposition der ersten Düsennadel (23) und/oder der zweiten Düsennadel (25) abhängig von einem Messsignal des piezoelektrischen Aktautors detektiert wird.
  8. Vorrichtung zum Betreiben eines Einspritzventils (1) nach Anspruch 6, die dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach Anspruch 7 durchzuführen.
DE102013220794.8A 2013-10-15 2013-10-15 Einspritzventil und Vorrichtung zum Betreiben eines Einspritzventils Ceased DE102013220794A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013220794.8A DE102013220794A1 (de) 2013-10-15 2013-10-15 Einspritzventil und Vorrichtung zum Betreiben eines Einspritzventils

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013220794.8A DE102013220794A1 (de) 2013-10-15 2013-10-15 Einspritzventil und Vorrichtung zum Betreiben eines Einspritzventils

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013220794A1 true DE102013220794A1 (de) 2015-06-03

Family

ID=53058434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013220794.8A Ceased DE102013220794A1 (de) 2013-10-15 2013-10-15 Einspritzventil und Vorrichtung zum Betreiben eines Einspritzventils

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013220794A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0978649A2 (de) 1998-08-06 2000-02-09 Siemens Aktiengesellschaft Kraftstoffeinspritzdüse
DE10320980A1 (de) 2003-05-09 2004-11-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Mehrfachansteuerung eines Kraftstoffinjektors mit Variodüse
DE10326506A1 (de) 2003-06-12 2005-01-05 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff mit hubstabilisiertem Einspritzventilglied
DE102004010760A1 (de) 2004-03-05 2005-09-22 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit Nadelhubdämpfung
DE102004038189A1 (de) 2004-08-06 2006-03-16 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit direkt ansteuerbaren Düsennadeln
DE102006041071A1 (de) 2006-09-01 2008-03-06 Robert Bosch Gmbh Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in Zylinderbrennräume von Brennkraftmaschinen; insbesondere Common-Rail-Injektor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0978649A2 (de) 1998-08-06 2000-02-09 Siemens Aktiengesellschaft Kraftstoffeinspritzdüse
DE10320980A1 (de) 2003-05-09 2004-11-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Mehrfachansteuerung eines Kraftstoffinjektors mit Variodüse
DE10326506A1 (de) 2003-06-12 2005-01-05 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff mit hubstabilisiertem Einspritzventilglied
DE102004010760A1 (de) 2004-03-05 2005-09-22 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit Nadelhubdämpfung
DE102004038189A1 (de) 2004-08-06 2006-03-16 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit direkt ansteuerbaren Düsennadeln
DE102006041071A1 (de) 2006-09-01 2008-03-06 Robert Bosch Gmbh Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in Zylinderbrennräume von Brennkraftmaschinen; insbesondere Common-Rail-Injektor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2004111433A1 (de) Einspritzdüse für brennkraftmaschinen
DE102007001363A1 (de) Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen
DE10122241A1 (de) Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
WO2005098229A1 (de) Einspritzdüse
WO2014009237A1 (de) Fluidinjektor
DE19834867A1 (de) Einspritzdüse für eine direkt einspritzende Brennkraftmaschine
EP1658427B1 (de) Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen
EP1719904A1 (de) Kraftstoffeinspritzdüse
EP1354133B1 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung
EP1650427B1 (de) Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
EP1591655B1 (de) Einspritzdüse
EP1840366B1 (de) Kraftstoffinjektor
DE102013220794A1 (de) Einspritzventil und Vorrichtung zum Betreiben eines Einspritzventils
EP1697628A1 (de) Einspritzdüse
DE10141221A1 (de) Druck-Hub-gesteuerter Injektor für Kraftstoffeinspritzsysteme
DE102005026979A1 (de) Kraftstoffinjektor mit einer steuerbaren Ablaufdrossel einer Servoventil-Einheit zur Steuerung einer Düsennadel
EP2642110B1 (de) Brennstoffeinspritzventil
DE102013002969B3 (de) Kraftstoffinjektor
DE102006036782B4 (de) Injektor
DE102005025638B4 (de) Schaltventil und Einspritzventil und ein Verfahren zum Steuern eines Einspritzventils
EP1724462A2 (de) Kraftstoffeinspritzdüse
DE102005005713A1 (de) Düsenbaugruppe und Einspritzventil
DE10003252A1 (de) Einspritzdüse
DE102014215450B4 (de) Fluid-Einspritzvorrichtung
DE102009000281A1 (de) Kraftstoff-Injektor

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final