DE102018207655A1 - Method for operating a fuel injector - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors mit zwei koaxial angeordneten, ineinander geführten Düsennadeln (1, 2) zum Einbringen eines ersten Kraftstoffs, beispielsweise Erdgas, und eines zweiten Kraftstoffs, beispielsweise Dieselkraftstoff, in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, bei dem die beiden Düsennadeln (1, 2) mit Hilfe zweier Steuerventile (3, 4) zeitlich versetzt geöffnet werden und beim Öffnen der äußeren Düsennadel (1) die innere Düsennadel (2) zumindest über einen Teilhubbereich mitführt wird. Erfindungsgemäß wird während der Ansteuerphase des der äußeren Düsennadel (1) zugeordneten Steuerventils (3) zum Öffnen der äußeren Düsennadel (1) das der inneren Düsennadel (2) zugeordnete Steuerventil (4) zumindest zeitweise ebenfalls angesteuert, so dass einem Anstieg eines an der inneren Düsennadel (2) anliegenden Steuerdrucks entgegengewirkt wird, ohne die innere Düsennadel (2) zu öffnen.The invention relates to a method for operating a fuel injector with two coaxially arranged, nested nozzle needles (1, 2) for introducing a first fuel, for example natural gas, and a second fuel, for example diesel fuel, in a combustion chamber of an internal combustion engine, wherein the two nozzle needles (1, 2) with the aid of two control valves (3, 4) are opened with a time offset and when opening the outer nozzle needle (1) the inner nozzle needle (2) is entrained at least over a Teilhubbereich. According to the invention, the control valve (4) assigned to the inner nozzle needle (2) is also actuated, at least temporarily, during the activation phase of the control valve (3) associated with the outer nozzle needle (1) to open the outer nozzle needle (1), so that an increase of one on the inner Nozzle needle (2) adjacent control pressure is counteracted, without opening the inner nozzle needle (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Mittels des Kraftstoffinjektors sind ein erster Kraftstoff, beispielsweise Erdgas, und ein zweiter Kraftstoff, beispielsweise Dieselkraftstoff, in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einbringbar. Der Kraftstoffinjektor weist hierzu zwei koaxial angeordnete, ineinander geführte Düsennadeln auf.The invention relates to a method for operating a fuel injector having the features of the preamble of claim 1. By means of the fuel injector, a first fuel, for example natural gas, and a second fuel, for example diesel fuel, can be introduced into a combustion chamber of an internal combustion engine. For this purpose, the fuel injector has two coaxially arranged nozzle needles guided one inside the other.

Stand der TechnikState of the art

Beim sogenannten NGDI („Natural Gas Direct Injection“)-Einspritzverfahren wird Erdgas bzw. Methangas unter Hochdruck direkt in den Brennraum einer Brennkraftmaschine eingeblasen, mittels einer zuvor abgesetzten Dieselpiloteinspritzung gezündet und diffusiv verbrannt. Dieses Brennverfahren weist gegenüber der konventionellen Dieselverbrennung den Vorteil auf, dass die CO2-Emissionen um bis zu 25 % reduziert werden können. Darüber hinaus können die Kraftstoffkosten gesenkt werden. Das Brennverfahren weist zudem eine dieselähnliche Verbrennungs- und damit Drehmomentencharakteristik auf, so dass die Integration in vorhandene Dieselantriebssysteme möglich ist, und zwar ohne große Änderungen an den Systemkomponenten vornehmen zu müssen.In the so-called NGDI (Natural Gas Direct Injection) injection method, natural gas or methane gas is injected under high pressure directly into the combustion chamber of an internal combustion engine, ignited by means of a previously discontinued diesel pilot injection and combusted diffusively. This combustion process has the advantage over conventional diesel combustion that the CO 2 emissions can be reduced by up to 25%. In addition, fuel costs can be lowered. The combustion process also has a diesel-like combustion and thus torque characteristic, so that the integration in existing diesel engine systems is possible, without having to make major changes to the system components.

Beim NGDI-Einspritzverfahren erfolgt die Zumessung der beiden Kraftstoffe mittels eines Kraftstoffinjektors, der zwei koaxial angeordnete, ineinander geführte Düsennadeln aufweist. Die äußere Düsennadel, die als Hohlnadel ausgeführt ist, steuert die Gaseinblasung. Die innere Düsennadel steuert die Dieselpiloteinspritzung. Das Öffnen und Schließen der beiden Düsennadeln wird jeweils über die Ansteuerung eines Steuerventils bewirkt. Das heißt, dass jeder Düsennadel ein Steuerventil zugeordnet ist, über dessen Schaltstellung der Steuerdruck in einem Steuerraum beeinflussbar ist, so dass die jeweilige Düsennadel mit einer in Schließrichtung wirkenden hydraulischen Druckkraft beaufschlagbar ist. Wird durch Öffnen eines Steuerventils der Steuerdruck in einem Steuerraum abgesenkt, kann dadurch das Öffnen der jeweiligen Düsennadel bewirkt werden.In the NGDI injection method, the two fuels are metered by means of a fuel injector, which has two coaxially arranged nozzle needles which are guided one inside the other. The outer nozzle needle, which is designed as a hollow needle, controls the gas injection. The inner nozzle needle controls the diesel pilot injection. The opening and closing of the two nozzle needles is effected in each case via the control of a control valve. This means that each nozzle needle is associated with a control valve, via the switching position of the control pressure can be influenced in a control chamber, so that the respective nozzle needle can be acted upon by a hydraulic pressure force acting in the closing direction. If the control pressure in a control chamber is lowered by opening a control valve, the opening of the respective nozzle needle can thereby be effected.

Um ein zeitlich versetztes Öffnen der beiden Düsennadeln zu ermöglichen, werden die den Düsennadeln zugeordneten Steuerventile unabhängig voneinander angesteuert. Dadurch, dass beide Düsennadeln ineinander geführt sind, wird beim Öffnen der äußeren Düsennadel die innere Düsennadel zumindest über einen Teilhubbereich mitgeführt. Dies führt zu einer unerwünschten Anhebung des an der inneren Düsennadel anliegenden Steuerdrucks, wodurch eine Gegenkraft erzeugt wird, die das Öffnen der äußeren Düsennadel abbremst.In order to allow a time-delayed opening of the two nozzle needles, the control valves assigned to the nozzle needles are controlled independently of each other. Characterized in that both nozzle needles are guided into each other, the inner nozzle needle is carried along at least over a Teilhubbereich when you open the outer nozzle needle. This leads to an undesirable increase in the pressure applied to the inner nozzle needle control pressure, whereby a counterforce is generated, which slows down the opening of the outer nozzle needle.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors mit zwei koaxial angeordneten, ineinander geführten Düsennadeln bereitzustellen, das hohe Nadelöffnungsgeschwindigkeiten ermöglicht. Auf diese Weise soll die Möglichkeit geschaffen werden, die Einspritzratenform fülliger auszulegen.The present invention has for its object to provide a method for operating a fuel injector with two coaxially arranged, nested nozzle needles, which allows high needle opening speeds. In this way, the possibility should be created to make the injection rate form richer.

Zur Lösung der Aufgabe wird das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.To solve the problem, the method with the features of claim 1 is proposed. Advantageous developments of the invention can be found in the dependent claims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors mit zwei koaxial angeordneten, ineinander geführten Düsennadeln zum Einbringen eines ersten Kraftstoffs, beispielsweise Erdgas, und eines zweiten Kraftstoffs, beispielsweise Dieselkraftstoff, in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Bei dem Verfahren werden die beiden Düsennadeln mit Hilfe zweier Steuerventile zeitlich versetzt geöffnet und beim Öffnen der äußeren Düsennadel wird die innere Düsennadel zumindest über einen Teilhubbereich mitführt. Erfindungsgemäß wird während der Ansteuerphase des der äußeren Düsennadel zugeordneten Steuerventils zum Öffnen der äußeren Düsennadel das der inneren Düsennadel zugeordnete Steuerventil zumindest zeitweise ebenfalls angesteuert, so dass einem Anstieg eines an der inneren Düsennadel anliegenden Steuerdrucks entgegengewirkt wird, ohne die innere Düsennadel zu öffnen.Proposed is a method for operating a fuel injector with two coaxially arranged, nested nozzle needles for introducing a first fuel, for example natural gas, and a second fuel, such as diesel fuel, in a combustion chamber of an internal combustion engine. In the method, the two nozzle needles with the aid of two control valves are opened with a time delay and when opening the outer nozzle needle, the inner nozzle needle is carried along at least over a Teilhubbereich. According to the invention, the control valve associated with the inner nozzle needle is at least temporarily also driven during the activation phase of the control valve associated with the outer nozzle needle, so that an increase in a control pressure applied to the inner nozzle needle is counteracted without opening the inner nozzle needle.

Das vorgeschlagene Verfahren besitzt den Vorteil, dass die prinzipbedingt den Öffnungshub der äußeren Düsennadel abbremsende Gegenkraft deutlich reduziert wird, so dass die äußere Düsennadel schneller öffnet. Die Einspritzratenform kann somit fülliger ausgelegt werden.The proposed method has the advantage that the principle of the opening stroke of the outer nozzle needle braking counterforce is significantly reduced, so that the outer nozzle needle opens faster. The rate of injection rate can thus be made richer.

Das der inneren Düsennadel zugeordnete Steuerventil kann beim Öffnen der äußeren Düsennadel gleich lang oder kürzer als das der äußeren Düsennadel zugeordnete Steuerventil angesteuert werden. Ist die Ansteuerdauer kürzer gewählt, um beispielsweise einen zu starken Abfall des Steuerdrucks und damit ein Öffnen der inneren Düsennadel zu verhindern, können beide Steuerventile gleichzeitig oder zeitversetzt angesteuert werden. Sofern die Ansteuerung zeitversetzt erfolgt, kann es kurzzeitig zu einem geringfügigen Anstieg des an der inneren Düsennadel anliegenden Steuerdrucks kommen. Dieser ist jedoch vernachlässigbar, da er durch zeitversetztes Öffnen des der inneren Düsennadel zugeordneten Steuerventils sofort wieder abgebaut wird.The control valve associated with the inner nozzle needle can be actuated to be the same length or shorter than the control valve associated with the outer nozzle needle when the outer nozzle needle is opened. If the activation duration is selected to be shorter in order, for example, to prevent an excessive drop in the control pressure and thus an opening of the inner nozzle needle, both control valves can be actuated simultaneously or with a time delay. If the activation takes place with a time delay, there may be a brief increase in the control pressure applied to the inner nozzle needle. However, this is negligible, since it is degraded by time-delayed opening of the inner nozzle needle associated control valve immediately.

Bevorzugt wird das der inneren Düsennadel zugeordnete Steuerventil nur so lange angesteuert, dass der an der inneren Düsennadel anliegende Steuerdruck beim Öffnen der äußeren Düsennadel nicht weiter ansteigt oder abfällt. Dabei muss gewährleistet sein, dass die innere Düsennadel nicht öffnet. Preferably, the control valve associated with the inner nozzle needle is actuated only so long that the control pressure applied to the inner nozzle needle does not increase or fall any further when the outer nozzle needle is opened. It must be ensured that the inner nozzle needle does not open.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das der inneren Düsennadel zugeordnete Steuerventil während der Öffnungsphase der äußeren Düsennadel mehrfach angesteuert wird, so dass über mehrere Einzelansteuerungen einem Anstieg des an der inneren Düsennadel anliegenden Steuerdrucks entgegengewirkt wird. Über mehrere vergleichsweise kurze Einzelansteuerungen kann annähernd kontinuierlich einem Anstieg des an der inneren Düsennadel anliegenden Steuerdrucks entgegengewirkt werden. Dies erweist sich insbesondere dann als Vorteil, wenn bei permanenter Ansteuerung des der inneren Düsennadel zugeordneten Steuerventils während eines Öffnungshubs der äußeren Düsennadel die Gefahr besteht, dass der an der inneren Düsennadel anliegende Steuerdruck so weit abfällt, dass die innere Düsennadel öffnet.In a further development of the invention, it is proposed that the control valve assigned to the inner nozzle needle be repeatedly actuated during the opening phase of the outer nozzle needle, so that an increase of the control pressure applied to the inner nozzle needle is counteracted via a plurality of individual actuations. Over several relatively short individual controls can be counteracted almost continuously an increase in the voltage applied to the inner nozzle needle control pressure. This proves to be an advantage, in particular, if the permanent control of the control valve associated with the inner nozzle needle during an opening stroke of the outer nozzle needle involves the risk that the control pressure applied to the inner nozzle needle drops so far that the inner nozzle needle opens.

Um mit Ansteuerung der beiden Steuerventile einen Druckabbau im jeweiligen Steuerraum zu erzielen, werden die beiden Steuerventile durch die Ansteuerung geöffnet. Die beiden Steuerventile sind demnach bevorzugt als stromlos geschlossene Ventile ausgeführt. Mit Öffnen der beiden Steuerventile werden weiterhin bevorzugt Ablaufdrosseln freigegeben, über die der im jeweiligen Steuerraum herrschende Steuerdruck abgebaut wird. Über den Drosselquerschnitt der Ablaufdrosseln kann der Druckabbau im jeweiligen Steuerraum eingestellt werden.In order to achieve a pressure reduction in the respective control chamber with control of the two control valves, the two control valves are opened by the control. The two control valves are therefore preferably designed as normally closed valves. With the opening of the two control valves further preferred flow throttles are released, via which the control pressure prevailing in the respective control chamber is reduced. The pressure reduction in the respective control chamber can be adjusted via the throttle cross-section of the outlet throttles.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die beiden Steuerräume über Zulaufdrosseln mit dem zweiten Kraftstoff, vorzugsweise mit Dieselkraftstoff, beaufschlagt werden. Die Ablaufdrosseln und die Zulaufdrosseln sind dabei derart aufeinander abzustimmen, dass einerseits - bei geöffneter Ablaufdrossel - ein möglichst schneller Druckabbau und andererseits - bei geschlossener Ablaufdrossel - ein möglichst schneller Druckaufbau im jeweiligen Steuerraum bewirkt werden. Dies gilt insbesondere, wenn die Zulaufdrossel permanent geöffnet bleibt, so dass über die Zulaufdrossel kontinuierlich Kraftstoff nachströmt. Aufgrund der Verwendung des zweiten Kraftstoffs als Druckmedium muss kein zusätzliches Druckmedium vorgehalten werden, wodurch das Verfahren weiter vereinfacht wird.It is also proposed that the two control chambers via inlet throttles with the second fuel, preferably with diesel fuel, are applied. The outlet throttles and the inlet throttles are to be coordinated with one another such that on the one hand - when the outlet throttle is opened - the fastest possible pressure reduction and on the other hand - with the outlet throttle closed - the fastest possible pressure build-up in the respective control chamber. This is especially true if the inlet throttle remains permanently open, so that continuously flows in via the inlet throttle fuel. Due to the use of the second fuel as the pressure medium no additional pressure medium must be kept, whereby the process is further simplified.

Bevorzugt wird zudem der zweite Kraftstoff, vorzugsweise Dieselkraftstoff, zum Zünden des ersten Kraftstoffs, vorzugsweise Erdgas, verwendet und im Wege einer Piloteinspritzung in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingebracht. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren kann es sich demnach insbesondere um ein NGDI-Verfahren handeln, das die eingangs genannten Vorteile aufweist.In addition, the second fuel, preferably diesel fuel, for igniting the first fuel, preferably natural gas, is preferably also used and introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine by way of a pilot injection. The proposed method can therefore be, in particular, an NGDI method which has the advantages mentioned at the outset.

Des Weiteren bevorzugt werden Magnetventile als Steuerventile verwendet. Diese sind vergleichsweise einfach und kompakt aufgebaut, so dass ein kompaktbauender Kraftstoffinjektor geschaffen wird.Furthermore, solenoid valves are preferably used as control valves. These are relatively simple and compact, so that a compact fuel injector is created.

Figurenlistelist of figures

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese zeigen:

  • 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Kraftstoffinjektor, der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist,
  • 2 eine schematische Darstellung eines ersten Ansteuerprofils gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,
  • 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ansteuerprofils gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und
  • 4 eine schematische Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten Ansteuerprofils.
Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. These show:
  • 1 a schematic longitudinal section through a fuel injector, which is suitable for carrying out the method according to the invention,
  • 2 a schematic representation of a first drive profile according to the inventive method,
  • 3 a schematic representation of a second drive profile according to the inventive method and
  • 4 a schematic representation of a known from the prior art control profile.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Der schematischen Darstellung der 1 ist ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneter Kraftstoffinjektor zu entnehmen. Der Kraftstoffinjektor weist einen Düsenkörper 17 sowie zwei koaxial angeordnete und ineinander geführte Düsennadeln 1, 2 auf. Die äußere Düsennadel 1, die dem Freigeben und Verschließen von Einblasöffnungen 11 für einen gasförmigen Kraftstoff dient, ist hierzu als Hohlnadel ausgeführt. Über die innere Düsennadel 2, die vorliegend vollständig in der äußeren Düsennadel 1 unter Ausbildung eines Druckraums 16 aufgenommen ist, sind Einspritzöffnungen 12 steuerbar, die der Einspritzung eines flüssigen Kraftstoffs dienen. Über den Druckraum 16 wird den Einspritzöffnungen 12 flüssiger Kraftstoff zugeführt. Der gasförmige Kraftstoff gelangt über einen Druckraum 15 zu den Einblasöffnungen 11, der einerseits durch den Düsenkörper 17, andererseits durch die äußere Düsennadel 1 begrenzt wird. Bei dem gasförmigen Kraftstoff kann es sich insbesondere um Erdgas bzw. Methangas und bei dem flüssigen Kraftstoff um Dieselkraftstoff handeln.The schematic representation of 1 is to be taken from a fuel injector suitable for carrying out the method according to the invention. The fuel injector has a nozzle body 17 and two coaxially arranged and nested nozzle needles 1 . 2 on. The outer nozzle needle 1 , which enables the release and closing of injection openings 11 serves for a gaseous fuel, this is designed as a hollow needle. About the inner nozzle needle 2 , which in the present case completely in the outer nozzle needle 1 under formation of a pressure chamber 16 is received, are injection ports 12 controllable, which serve the injection of a liquid fuel. About the pressure room 16 gets the injection openings 12 supplied liquid fuel. The gaseous fuel passes over a pressure chamber 15 to the injection openings 11 , on the one hand, through the nozzle body 17 on the other hand through the outer nozzle needle 1 is limited. The gaseous fuel may in particular be natural gas or methane gas and the liquid fuel may be diesel fuel.

Da der Flammpunkt von Methangas so hoch ist, dass keine Selbstzündung erfolgt, wird Dieselkraftstoff zum Zünden verwendet. Der Dieselkraftstoff wird hierzu im Wege einer Piloteinspritzung kurz vor dem Methangas in einen Brennraum (nicht dargestellt) einer Brennkraftmaschine eingebracht. Das heißt, dass die innere Düsennadel 2 unabhängig von der äußeren Düsennadel 1 geöffnet wird, um die Piloteinspritzung vorzunehmen.Since the flash point of methane gas is so high that no auto-ignition takes place, diesel fuel is used for ignition. The diesel fuel is introduced by way of a pilot injection shortly before the methane gas into a combustion chamber (not shown) of an internal combustion engine. That means that the inner nozzle needle 2 independent of the outer nozzle needle 1 is opened to make the pilot injection.

Zum Öffnen der inneren Düsennadel 2 wird mit Hilfe eines Steuerventils 4 der Steuerdruck in einem Steuerraum 6 abgesenkt, der über eine Zulaufdrossel 10 mit dem flüssigen Kraftstoff beaufschlagt wird. Hierzu wird das Steuerventil 4, das vorliegend als stromlos geschlossenes Magnetventil ausgeführt ist, angesteuert bzw. geöffnet, so dass eine Ablaufdrossel 8 freigegeben wird, über die Kraftstoff aus dem Steuerraum 8 abströmen kann. Durch Absenken des Steuerdrucks im Steuerraum 6 vermag die innere Düsennadel 2 entgegen der Federkraft einer Feder 14 zu öffnen.To open the inner nozzle needle 2 is done with the help of a control valve 4 the control pressure in a control room 6 lowered, via an inlet throttle 10 is acted upon by the liquid fuel. For this purpose, the control valve 4 , which is designed in the present case as a normally closed solenoid valve, controlled or opened, so that an outlet throttle 8th is released via the fuel from the control room 8th can flow out. By lowering the control pressure in the control room 6 can the inner nozzle needle 2 against the spring force of a spring 14 to open.

Um anschließend den gasförmigen Kraftstoff über die Einblasöffnungen 11 in den Brennraum der Brennkraftmaschine einzubringen, wird die äußere Düsennadel 1 geöffnet. Hierzu wird mit Hilfe eines weiteren Steuerventils 3 der Steuerdruck in einem Steuerraum 5 abgesenkt, der über eine Zulaufdrossel 9 ebenfalls mit dem flüssigen Kraftstoff beaufschlagt wird. Das weitere Steuerventil 3 ist analog dem zuvor beschriebenen Steuerventil 4 als stromlos geschlossenes Magnetventil ausgeführt. Wird das Steuerventil 3 angesteuert, öffnet es und gibt eine Ablaufdrossel 7 frei, so dass Kraftstoff aus dem Steuerraum 5 abströmen kann. In der Folge sinkt der Steuerdruck im Steuerraum 5 und die äußere Düsennadel vermag entgegen der Federkraft einer Feder 13 zu öffnen. Die beiden Steuerräume 5, 6 sind vorliegend über eine Dichthülse 18 getrennt, so dass die beiden Düsennadeln 1, 2 unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Eine weitere Dichthülse 19 trennt den Steuerraum 5 vom Druckraum 15, so dass eine Vermischung der beiden Kraftstoff vermieden wird.Then, the gaseous fuel through the injection openings 11 into the combustion chamber of the internal combustion engine, the outer nozzle needle 1 open. This is done with the help of another control valve 3 the control pressure in a control room 5 lowered, via an inlet throttle 9 is also acted upon by the liquid fuel. The further control valve 3 is analogous to the previously described control valve 4 designed as a normally closed solenoid valve. Will the control valve 3 activated, it opens and gives a drain throttle 7 free, leaving fuel out of the control room 5 can flow out. As a result, the control pressure in the control room decreases 5 and the outer nozzle needle is capable of resisting the spring force of a spring 13 to open. The two control rooms 5 . 6 are present via a sealing sleeve 18 separated, leaving the two nozzle needles 1 . 2 are independently controllable. Another sealing sleeve 19 separates the control room 5 from the pressure room 15 , so that mixing of the two fuels is avoided.

Die Ansteuerung der beiden Steuerventile 3, 4 zum unabhängigen Öffnen der beiden Düsennadeln 1, 2 ist schematisch in der 4 dargestellt. Die Kurve A stellt die Ansteuerung bzw. Bestromung des Steuerventils 4 dar, die zur Realisierung der Dieselpiloteinspritzung zeitlich vor der Ansteuerung des Steuerventils 3 erfolgt (Kurve B). In den darunter liegenden beiden Diagrammen sind der Hubverlauf H der beiden Düsennadeln 1, 2 sowie der Ratenverlauf R jeweils über der Zeit t dargestellt, wobei sich der Index „D“ auf den flüssigen Kraftstoff und der Index „G“ auf den gasförmigen Kraftstoff beziehen.The control of the two control valves 3 . 4 for independent opening of the two nozzle needles 1 . 2 is schematic in the 4 shown. The curve A represents the control or energization of the control valve 4 to the realization of the diesel pilot injection timing before the activation of the control valve 3 takes place (curve B). In the two diagrams below are the stroke H of the two nozzle needles 1 . 2 and the rate profile R are respectively shown over the time t, wherein the index "D" refers to the liquid fuel and the index "G" to the gaseous fuel.

Dadurch, dass beide Düsennadeln 1, 2 ineinander geführt sind, wird beim Öffnen der äußeren Düsennadel 1 die innere Düsennadel 2 zumindest über einen Teilhubbereich mitgeführt. Die innere Düsennadel 2 ist dabei geschlossen, so dass lediglich gasförmiger Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingebracht wird. Die beim Öffnen der äußeren Düsennadel 1 mitgeführte innere Düsennadel 2 bewirkt, dass sich das Volumen des Steuerraums 6 verkleinert und der Steuerdruck im Steuerraum 6 entsprechend ansteigt. Auf diese Weise wird eine hydraulische Gegenkraft erzeugt, welche die Bewegung der Düsennadeln 1, 2 abbremst.Because both nozzle needles 1 . 2 are guided into each other, when opening the outer nozzle needle 1 the inner nozzle needle 2 at least carried over a Teilhubbereich. The inner nozzle needle 2 is closed so that only gaseous fuel is introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine. The when opening the outer nozzle needle 1 entrained inner nozzle needle 2 causes the volume of the control room 6 reduced and the control pressure in the control room 6 increases accordingly. In this way, a hydraulic counterforce is generated, which the movement of the nozzle needles 1 . 2 decelerating.

Um die Gegenkraft zu mindern und das Öffnen der äußeren Düsennadel 1 zu beschleunigen, werden daher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zumindest zeitweise beide Steuerventile 3, 4 gleichzeitig angesteuert. Das heißt, dass während des Öffnungshubs der äußeren Düsennadel 1 Kraftstoff aus beiden Steuerräumen 3, 4 abströmt, so dass das Mitführen der inneren Düsennadel 2 keinen Druckanstieg im Steuerraum 6 bewirkt. Das der inneren Düsennadel 2 zugeordnete Steuerventil 4 muss dabei in der Weise angesteuert werden, dass der Druck im Steuerraum 6 ausreicht, um die innere Düsennadel 2 geschlossen zu halten. Hierzu eignen sich unterschiedliche Ansteuerverfahren.To reduce the drag and the opening of the outer nozzle needle 1 To accelerate, therefore, according to the inventive method, at least temporarily both control valves 3 . 4 simultaneously activated. This means that during the opening stroke of the outer nozzle needle 1 Fuel from both control rooms 3 . 4 flows out, allowing the entrainment of the inner nozzle needle 2 no pressure increase in the control room 6 causes. That of the inner nozzle needle 2 associated control valve 4 must be controlled in such a way that the pressure in the control room 6 sufficient to the inner nozzle needle 2 to keep closed. For this purpose, different driving methods are suitable.

Ein erstes Ansteuerverfahren ist schematisch in der 2 dargestellt. Die Kurven A und A' geben die Bestromungsdauer und -höhe des der inneren Düsennadel 2 zugeordneten Steuerventils 4 wieder. Die Kurve B die Bestromungsdauer und -höhe des der äußeren Düsennadel 1 zugeordneten Steuerventils 3. Die beiden Steuerventile 3, 4 werden demnach über einen gewissen Zeitraum gleichzeitig angesteuert, was eine geringe Gegenkraft und damit ein schnelleres Öffnen der äußeren Düsennadel 1 zur Folge hat. Dies schlägt sich im Hubverlauf der äußeren Düsennadel 1 (Kurve HG ) und dem zugehörigen Ratenverlauf (Kurve RG ) nieder, die im Vergleich zur 4 deutlich fülliger sind (die Kurven HG und RG aus der 4 sind zur Verdeutlichung in der 2 jeweils gestrichelt dargestellt).A first driving method is schematically shown in FIG 2 shown. The curves A and A 'give the energizing duration and height of the inner nozzle needle 2 associated control valve 4 again. The curve B the energization duration and height of the outer nozzle needle 1 associated control valve 3 , The two control valves 3 . 4 are therefore controlled simultaneously over a certain period of time, resulting in a low counterforce and thus a faster opening of the outer nozzle needle 1 entails. This is reflected in the stroke of the outer nozzle needle 1 (Curve H G ) and the associated rate profile (curve R G ) compared to the 4 are clearly fuller (the curves H G and R G from the 4 are for clarity in the 2 each shown in dashed lines).

Ein zweites Ansteuerverfahren ist schematisch in der 3 dargestellt. Dieses unterscheidet sich von dem Ansteuerverfahren der 2 dadurch, dass während der Ansteuerung des Steuerventils 3 zum Öffnen der äußeren Düsennadel 1 das der inneren Düsennadel 2 zugeordnete Steuerventil 4 mehrfach kurz hintereinander angesteuert wird (Kurve A'). Dadurch kann einem zu starken Druckabfall im Steuerraum 6 entgegengewirkt werden, so dass sichergestellt ist, dass die innere Düsennadel 2 während des Öffnungshubs der äußeren Düsennadel 1 geschlossen bleibt.A second driving method is schematically shown in FIG 3 shown. This differs from the driving method of 2 in that during the activation of the control valve 3 for opening the outer nozzle needle 1 that of the inner nozzle needle 2 associated control valve 4 several times in quick succession (curve A '). This can cause too much pressure drop in the control room 6 be counteracted, so as to ensure that the inner nozzle needle 2 during the opening stroke of the outer nozzle needle 1 remains closed.

Claims (6)

Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffinjektors mit zwei koaxial angeordneten, ineinander geführten Düsennadeln (1, 2) zum Einbringen eines ersten Kraftstoffs, beispielsweise Erdgas, und eines zweiten Kraftstoffs, beispielsweise Dieselkraftstoff, in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, bei dem die beiden Düsennadeln (1, 2) mit Hilfe zweier Steuerventile (3, 4) zeitlich versetzt geöffnet werden und beim Öffnen der äußeren Düsennadel (1) die innere Düsennadel (2) zumindest über einen Teilhubbereich mitführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der Ansteuerphase des der äußeren Düsennadel (1) zugeordneten Steuerventils (3) zum Öffnen der äußeren Düsennadel (1) das der inneren Düsennadel (2) zugeordnete Steuerventil (4) zumindest zeitweise ebenfalls angesteuert wird, so dass einem Anstieg eines an der inneren Düsennadel (2) anliegenden Steuerdrucks entgegengewirkt wird, ohne die innere Düsennadel (2) zu öffnen.A method for operating a fuel injector with two coaxially arranged, in one another guided nozzle needles (1, 2) for introducing a first fuel, for example natural gas, and a second fuel, for example diesel fuel, in a combustion chamber of an internal combustion engine, in which the two nozzle needles (1, 2) with the aid of two control valves (3, 4) are opened with a time delay and when opening the outer nozzle needle (1) the inner nozzle needle (2) at least over a Teilhubbereich carries, characterized in that during the Ansteuerphase the control valve (4) associated with the outer nozzle needle (1) for opening the outer nozzle needle (1) also controls the control valve (4) associated with the inner nozzle needle (2), at least temporarily, so that an increase in the pressure at the inner nozzle needle (2) applied control pressure is counteracted without opening the inner nozzle needle (2). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das der inneren Düsennadel (2) zugeordnete Steuerventil (4) während der Öffnungsphase der äußeren Düsennadel (1) mehrfach angesteuert wird, so dass über mehrere Einzelansteuerungen einem Anstieg des an der inneren Düsennadel (2) anliegenden Steuerdrucks entgegengewirkt wird.Method according to Claim 1 , characterized in that the inner valve needle (2) associated control valve (4) is repeatedly actuated during the opening phase of the outer nozzle needle (1), so that over several Einzelansteuerungen an increase of the pressure applied to the inner nozzle needle (2) control pressure is counteracted. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventile (3, 4) durch die Ansteuerung geöffnet werden und mit Öffnen der Steuerventile (3, 4) Ablaufdrosseln (7, 8) freigegeben werden, über die der im jeweiligen Steuerraum (5, 6) herrschende Steuerdruck abgebaut wird.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the control valves (3, 4) are opened by the control and with the opening of the control valves (3, 4) flow restrictors (7, 8) are released via which reduced in the respective control chamber (5, 6) control pressure becomes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Steuerräume (5, 6) über Zulaufdrosseln (9, 10) mit dem zweiten Kraftstoff, vorzugsweise mit Dieselkraftstoff, beaufschlagt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the two control chambers (5, 6) via inlet throttles (9, 10) with the second fuel, preferably with diesel fuel, are acted upon. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kraftstoff, vorzugsweise Dieselkraftstoff, zum Zünden des ersten Kraftstoffs, vorzugsweise Erdgas, verwendet wird und im Wege einer Piloteinspritzung in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second fuel, preferably diesel fuel, for igniting the first fuel, preferably natural gas, is used and is introduced by way of a pilot injection into the combustion chamber of the internal combustion engine. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Magnetventile als Steuerventile (3, 4) verwendet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that solenoid valves are used as control valves (3, 4).
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