DE10222208A1

DE10222208A1 - Fuel injection valve for combustion engine, has outer valve needle that is so moved in bore of housing that valve can be kept in intermediate position without resting at stop shoulder of inner valve needle

Info

Publication number: DE10222208A1
Application number: DE2002122208
Authority: DE
Inventors: Detlev Potz; Thomas Kuegler; Predrag Nunic
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-05-18
Filing date: 2002-05-18
Publication date: 2003-11-27
Also published as: EP1527270A1; WO2003098029A1

Abstract

The fuel injection valve includes an outer valve needle (10) that is controlled by an actuator (20) and is movable in a bore (6) of the valve housing (1). The outer valve needle is moved so that the valve can be kept in an intermediate position after a part stroke in which the outer valve needle does not rest at the stop shoulder of the inner valve needle (12).

Description

State of the art

Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen aus, wie es der Gattung des Patentanspruchs 1 entspricht. Ein derartiges Kraftstoffeinspritzventil ist beispielsweise aus der Schrift US 4,202,500 bekannt und umfasst ein Gehäuse, in dem in einer Bohrung eine kolbenförmige äußere Ventilnadel längsverschiebbar angeordnet ist. Am brennraumseitigen Ende der Bohrung ist ein Ventilsitz angeordnet, von welchem eine äußere Einspritzöffnungsreihe und eine innere Einspritzöffnungsreihe ausgehen. Die äußere Ventilnadel wirkt mit dem Ventilsitz zur Steuerung der äußeren Einspritzöffnungsreihe zusammen, so dass die äußere Einspritzöffnungsreihe bei Anlage der Ventilnadel am Ventilsitz verschlossen wird und bei vom Ventilsitz abgehobener äußerer Ventilnadel geöffnet ist. In der äußeren Ventilnadel ist eine innere Ventilnadel längsverschiebbar angeordnet, die mit dem Ventilsitz zur Steuerung der inneren Einspritzöffnungsreihe zusammenwirkt. An der inneren Ventilnadel ist eine Anlageschulter ausgebildet, an der die äußere Ventilnadel nach einem Teil ihres gesamten Vollhubs zur Anlage kommt und so die innere Ventilnadel vom Ventilsitz wegbewegt. Die Öffnungsbewegung sowohl der äußeren Ventilnadel als auch der inneren Ventilnadel erfolgt entgegen der Kraft jeweils einer Schließfeder. The invention relates to a fuel injection valve for Internal combustion engines from, as it is the genus of Claim 1 corresponds. Such a thing Fuel injection valve is for example from the document US 4,202,500 known and comprises a housing in which in a bore piston-shaped outer valve needle longitudinally displaceable is arranged. At the end of the bore on the combustion chamber side there is a Valve seat arranged, of which an outer Run out row of injectors and an inner row of injectors. The outer valve needle works with the valve seat Control the outer row of injection ports together so that the outer row of injection openings when the Valve needle is closed on the valve seat and at the valve seat lifted outer valve needle is open. In the outer valve needle is an inner valve needle arranged longitudinally displaceable with the valve seat to control the inner row of injection ports cooperates. At the inner valve needle, a contact shoulder is formed on the the outer valve needle for part of its total Full strokes come to the system and so the inner valve needle from Valve seat moved away. The opening movement of both outer valve needle and the inner valve needle against the force of a closing spring.

Das bekannte Kraftstoffeinspritzventil weist hierbei jedoch den Nachteil auf, dass nicht selektiv nur die äußere Einspritzöffnungsreihe einerseits oder die äußere Einspritzöffnungsreihe und die innere Einspritzöffnungsreihe andererseits aufgesteuert werden können, sondern stets ein sukzessives Aufsteuern zuerst der äußeren Einspritzöffnungsreihe durch die äußere Ventilnadel und anschließend der inneren Einspritzöffnungsreihe durch die innere Ventilnadel erfolgt. Es ist also nur eine Einspritzverlaufsformung möglich, jedoch nicht ein gezieltes Aufsteuern nur eines Teils der Einspritzöffnungen. However, the known fuel injection valve has the disadvantage that not only the outer selectively Injection row on the one hand or the outer Row of injectors and the inner row of injectors on the other hand can be controlled, but always one successive opening of the outer one first Injection row through the outer valve needle and then the inner row of injection openings through the inner valve needle he follows. So it's just an injection molding possible, but not a targeted opening of only one part the injection ports.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass mittels eines einzigen Aktors entweder nur die äußere Einspritzöffnungsreihe oder die äußere Einspritzöffnungsreihe und die innere Einspritzöffnungsreihe aufsteuerbar sind. Die äußere Ventilnadel bewegt sich gesteuert durch den Aktor in der Bohrung in Längsrichtung und kann durch den Aktor entweder in ihrer Schließstellung, im Vollhub oder auch im Teilhub gehalten werden. Der Teilhub ist hierbei so bemessen, dass die äußere Ventilnadel nicht an der Anschlagschulter der inneren Ventilnadel anliegt, jedoch die äußere Einspritzöffnungsreihe öffnet. Die innere Ventilnadel bleibt hierbei in ihrer Schließstellung, so dass die innere Einspritzöffnungsreihe geschlossen bleibt. Durchfährt die äußere Ventilnadel hingegen gesteuert durch den Aktor ihren Vollhub, so nimmt sie die innere Ventilnadel durch Anlage an einer Anlageschulter mit und beide Ventilnadeln öffnen. The fuel injector according to the invention with the characterizing features of claim 1 in contrast, the advantage of using a single Actuator only the outer row of injection openings or the outer row of injectors and the inner row Injection opening row are controllable. The outer valve needle moves in controlled by the actuator in the bore Longitudinal direction and can be either in their through the actuator Closed position, held in full stroke or also in partial stroke become. The partial stroke is dimensioned so that the outer valve needle not on the stop shoulder of the inner Valve needle but the outer one Injection row opens. The inner valve needle remains in their closed position so that the inner Injection row remains closed. Passes through the outer valve needle however, controlled by the actuator their full stroke, so takes the inner valve needle by contacting one Open contact shoulder with and both valve needles.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung wird die innere Ventilnadel von einer auf das brennraumabgewandte Ende der inneren Ventilnadel wirkenden Schließkraft in Anlage am Ventilsitz gehalten, solange die äußere Ventilnadel nicht an der Anlageschulter der inneren Ventilnadel zur Anlage kommt. Dadurch bleibt die innere Einspritzöffnungsreihe dicht geschlossen, unabhängig von der genauen Position der äußeren Ventilnadel. Die Schließkraft wird in vorteilhafter Weise entweder durch eine vorgespannte Feder oder durch den hydraulischen Druck in einem Steuerraum erzeugt. Wird die Schließkraft durch den hydraulischen Druck in einem Steuerraum erzeugt, so ist es in vorteilhafter Weise möglich, den Steuerraum in einem hohlzylinderförmigen Druckstück auszubilden, wobei der Steuerraum von der brennraumabgewandten Stirnseite der inneren Ventilnadel begrenzt wird. Über den Druck im Steuerraum lässt sich so die Schließkraft auf die innere Ventilnadel steuern. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn das Druckstück am brennraumabgewandten Ende der äußeren Ventilnadel anliegt und sich stets synchron mit diesen bewegt. Die Kräfte, die der Aktor auf die äußere Ventilnadel ausübt, lassen sich so indirekt über das Druckstück auf die äußere Ventilnadel ausüben, so dass eine sehr kompakte Bauweise möglich ist. In an advantageous embodiment of the subject of Invention is the inner valve needle from one to the End of the inner valve needle facing away from the combustion chamber Closing force held in contact with the valve seat as long as the outer valve needle not on the contact shoulder of the inner Valve needle comes to rest. This leaves the inner one Injection row tightly closed regardless of the exact position of the outer valve needle. The Closing force is advantageously either by a preloaded spring or by hydraulic pressure in one Control room generated. Is the closing force by the generates hydraulic pressure in a control room, so it's in advantageously possible, the control room in one form hollow cylindrical pressure piece, the Control room from the end of the interior facing away from the combustion chamber Valve needle is limited. About the pressure in the control room the closing force can be applied to the inner valve needle Taxes. It is particularly advantageous if the Thrust piece at the end of the outer end facing away from the combustion chamber Valve needle is in contact and always moves synchronously with it. The forces exerted by the actuator on the outer valve needle exercises can be indirectly via the pressure piece on the Exercise outer valve needle so that a very compact Construction is possible.

Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des Aktors als Piezo-Aktor, da ein Piezo-Aktor besonders schnell schaltet und jede beliebige Position zwischen seinen Endstellungen ansteuern kann. Dadurch lässt sich die äußere Ventilnadel in jede beliebige Längsposition bewegen und kann dort gehalten werden. The design of the actuator as is particularly advantageous Piezo actuator, since a piezo actuator switches particularly quickly and any position between its end positions can control. This allows the outer valve needle can move to any longitudinal position and there being held.

drawings

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. In the drawing, various embodiments of the Fuel injector according to the invention shown.

Es zeigt It shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Kraftstoffeinspritzventil, Fig. 1 shows a longitudinal section through a fuel injection valve,

Fig. 2 eine Vergrößerung von Fig. 1 im mit II bezeichneten Ausschnitt, Fig. 2 is an enlargement of Fig. 1 in the designated segment II,

Fig. 3 eine Vergrößerung von Fig. 1 im mit III bezeichneten Ausschnitt, Fig. 3 is an enlargement of Fig. 1 in the designated segment III,

Fig. 4 und Fig. 5 denselben Ausschnitt wie Fig. 3 bei verschiedenen Stellungen der äußeren bzw. der inneren Ventilnadel, FIGS. 4 and Fig. 5 the same section as FIG. 3 at various positions of the outer and the inner valve needle,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein weiteres erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil, Fig. 6 shows a longitudinal section through a further inventive fuel injection valve,

Fig. 7 eine Vergrößerung des mit VII bezeichneten Ausschnitts von Fig. 6 und Fig. 7 is an enlargement of the section designated by VII of Fig. 6 and

Fig. 8 denselben Ausschnitt wie Fig. 7 eines weiteren Ausführungsbeispiels. Fig. 8 the same section as Fig. 7 of another embodiment.

Description of the embodiments

In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil dargestellt. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ein Gehäuse 1 auf, das einen Ventilkörper 3 und einen Ventilhaltekörper 4 umfasst, die durch eine Spannmutter 8 gegeneinander gepresst werden. Im Ventilkörper 3 ist eine Bohrung 6 ausgebildet, in der eine äußere Ventilnadel 10 längsverschiebbar angeordnet ist. Die Bohrung 6 wird an ihrem brennraumseitigen Ende von einem Ventilsitz 18 begrenzt, von dem mehrere Einspritzöffnungen 16 abgehen. Die äußere Ventilnadel 10 wird in einem brennraumabgewandten Abschnitt in der Bohrung 6 dichtend geführt und verjüngt sich dem Ventilsitz 18 zu unter Bildung einer Druckschulter 9. Zwischen der äußeren Ventilnadel 10 und der Wand der Bohrung 6 ist ein Druckraum 14 ausgebildet, der auf Höhe der Druckschulter 9 radial erweitert ist. In die radiale Erweiterung des Druckraums 14 mündet ein im Ventilhaltekörper 4 und im Ventilkörper 3 verlaufender Zulaufkanal 15, über den der Druckraum 14 mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllt werden kann. Brennraumabgewandt liegt die äußere Ventilnadel 10 an einem Druckstück 30 an, das wiederum an einem im Ventilhaltekörper 4 angeordneten Aktor 20 anliegt. Der Aktor 20, der vorzugsweise als Piezo- Aktor ausgeführt ist, ist in seiner Länge variabel, so dass sich die äußere Ventilnadel 10 abhängig von der Stellung des Aktors 20 in der Bohrung 6 in Längsrichtung bewegen kann. In Fig. 1 is a longitudinal section through an inventive fuel injection valve. The fuel injection valve has a housing 1 which comprises a valve body 3 and a valve holding body 4 which are pressed against one another by a clamping nut 8 . A bore 6 is formed in the valve body 3 , in which an outer valve needle 10 is arranged to be longitudinally displaceable. The bore 6 is delimited at its combustion chamber end by a valve seat 18 , from which a plurality of injection openings 16 extend. The outer valve needle 10 is sealingly guided in a section facing away from the combustion chamber in the bore 6 and tapers towards the valve seat 18 to form a pressure shoulder 9 . A pressure chamber 14 is formed between the outer valve needle 10 and the wall of the bore 6, which is expanded radially at the pressure shoulder 9 . In the radial expansion of the pressure chamber 14 , an inlet channel 15 runs in the valve holding body 4 and in the valve body 3 , via which the pressure chamber 14 can be filled with fuel under high pressure. Averted from the combustion chamber, the outer valve needle 10 bears against a pressure piece 30 , which in turn bears against an actuator 20 arranged in the valve holding body 4 . The length of the actuator 20 , which is preferably designed as a piezo actuator, is variable, so that the outer valve needle 10 can move in the longitudinal direction in the bore 6 depending on the position of the actuator 20 .

In der äußeren Ventilnadel 10 ist eine innere Ventilnadel 12 angeordnet, die in der äußeren Ventilnadel 10 längsverschiebbar ist. Die innere Ventilnadel 12 liegt in ihrer Schließstellung am Ventilsitz 18 an und erstreckt sich über die gesamte Länge der äußeren Ventilnadel 10. In Fig. 2 ist das Zusammenspiel von äußerer Ventilnadel 10 und innerer Ventilnadel 12 mit dem Ventilsitz 18 zur Steuerung der Einspritzöffnungen 16 dargestellt. Die äußere Ventilnadel 10 geht an ihrem brennraumseitigen Ende in eine konische äußere Ventildichtfläche 11 über, so dass eine äußere Dichtkante 19 gebildet wird, mit der die äußere Ventilnadel 10 am Ventilsitz 18 in ihrer Schließstellung anliegt. Die innere Ventilnadel 12 weist an ihrem brennraumseitigen Ende eine konische innere Ventilfläche 13 und eine Konusfläche 17 auf, so dass eine innere Dichtkante 21 gebildet wird, mit der die innere Ventilnadel 12 am Ventilsitz 18 in ihrer Schließstellung anliegt. Die Einspritzöffnungen 16 sind in einer äußeren Einspritzöffnungsreihe 116 und einer inneren Einspritzöffnungsreihe 216 angeordnet. Jede der EinspritzÖffnungsreihen umfasst dabei wenigstens eine Einspritzöffnung 16. Ist mehr als eine Einspritzöffnung 16 pro Einspritzöffnungsreihe 116, 216 vorgesehen, so sind die Einspritzöffnungen 16 der jeweiligen Einspritzöffnungsreihe 116, 216 in einer Radialebene bezüglich der Bohrung 6 angeordnet. In the outer valve needle 10 is an inner valve needle 12 is disposed which is longitudinally displaceable in the outer valve needle 10th In its closed position, the inner valve needle 12 lies against the valve seat 18 and extends over the entire length of the outer valve needle 10 . FIG. 2 shows the interaction between the outer valve needle 10 and the inner valve needle 12 with the valve seat 18 for controlling the injection openings 16 . The outer valve needle 10 merges at its combustion chamber end into a conical outer valve sealing surface 11 , so that an outer sealing edge 19 is formed with which the outer valve needle 10 bears against the valve seat 18 in its closed position. The inner valve needle 12 has a conical inner valve surface 13 and a conical surface 17 at its combustion chamber end, so that an inner sealing edge 21 is formed with which the inner valve needle 12 bears against the valve seat 18 in its closed position. The injection openings 16 are arranged in an outer row of injection openings 116 and an inner row of injection openings 216 . Each of the rows of injection openings comprises at least one injection opening 16 . If more than one injection opening 16 is provided per row of injection openings 116 , 216 , the injection openings 16 of the respective row of injection openings 116 , 216 are arranged in a radial plane with respect to the bore 6 .

Die äußere Ventilnadel 10 unterbricht in ihrer Schließstellung die Verbindung vom Druckraum 14 zur äußeren Einspritzöffnungsreihe 116. Bei vom Ventilsitz 18 abgehobener äußerer Ventilnadel 10 kann Kraftstoff aus dem Druckraum 14 zur äußeren Einspritzöffnungsreihe 116 strömen und wird von dort in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Die innere Einspritzöffnungsreihe 216 ist hierbei so ausgebildet, dass sie in Schließstellung der inneren Ventilnadel 12 von dieser gegen den Druckraum 14 verschlossen wird. Hebt auch die innere Ventilnadel 12 vom Ventilsitz 18 ab, so kann Kraftstoff außer zur äußeren Einspritzöffnungsreihe 116 auch zur inneren Einspritzöffnungsreihe 216 gelangen, so dass Kraftstoff durch sämtliche Einspritzöffnungen 16 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. In its closed position, the outer valve needle 10 interrupts the connection from the pressure chamber 14 to the outer row of injection openings 116 . When the outer valve needle 10 is lifted off the valve seat 18 , fuel can flow from the pressure chamber 14 to the outer row of injection openings 116 and is injected from there into the combustion chamber of the internal combustion engine. The inner row of injection openings 216 is designed in such a way that in the closed position of the inner valve needle 12 it is closed against the pressure chamber 14 . If the inner valve needle 12 also lifts off the valve seat 18 , fuel can reach the inner injection opening row 216 in addition to the outer injection opening row 116 , so that fuel is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine through all injection openings 16 .

In Fig. 3 ist der mit III bezeichnete Ausschnitt von Fig. 1 vergrößert dargestellt. Das Druckstück, das zwischen dem Aktor 20 und der äußeren Ventilnadel 10 angeordnet ist, ist in seiner Außenfläche zylindrisch ausgebildet und in der Bohrung 6 verschiebbar. Über das Druckstück 30 drückt der Aktor 20 die äußere Ventilnadel 10 in Richtung des Ventilsitzes 18 und hält so die äußere Ventilnadel 10 in ihrer Schließstellung. Im Druckstück 30 ist ein Hohlraum 28 ausgebildet, in dem die innere Ventilnadel 12 mit einem Kopfstück 24 hineinragt. An das Kopfstück 24 schließt sich ein Kolben 42 an, der in einer im Druckstück 30 ausgebildeten Kolbenbohrung 44 geführt ist und der einen Steuerraum 40 begrenzt. Der Steuerraum 40 ist über einen Druckkanal 34mit einem Ringkanal 36 verbunden, der in der Wand der Bohrung 6 ausgebildet ist und der über einen Verbindungskanal 38 mit dem Zulaufkanal 15 verbunden ist. Der Hohlraum 28 im Druckstück 30 ist über einen Ablaufkanal 32 mit einem im Ventilhaltekörper 4 ausgebildeten Leckölraum 29 verbunden, so dass der Hohlraum 28 wie der Leckölraum 29 stets drucklos ist. Am Kopfstück 24 ist eine konische Anschlagschulter 25 ausgebildet, der eine an der äußeren Ventilnadel 10 ausgebildete, ebenfalls konische Anlagefläche 27 gegenüberliegt. In Schließstellung beider Ventilnadeln 10, 12 sind die Anlagefläche 27 und die Anschlagschulter 25 axial voneinander beabstandet, so, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. In Fig. 3, the section designated by III of Fig. 1 is shown enlarged. The pressure piece, which is arranged between the actuator 20 and the outer valve needle 10 , is cylindrical in its outer surface and is displaceable in the bore 6 . The actuator 20 presses the outer valve needle 10 in the direction of the valve seat 18 via the pressure piece 30 and thus holds the outer valve needle 10 in its closed position. A cavity 28 is formed in the pressure piece 30 , into which the inner valve needle 12 projects with a head piece 24 . A piston 42 adjoins the head piece 24 , which is guided in a piston bore 44 formed in the pressure piece 30 and which delimits a control chamber 40 . The control chamber 40 is connected via a pressure channel 34 to an annular channel 36 which is formed in the wall of the bore 6 and which is connected to the inlet channel 15 via a connecting channel 38 . The cavity 28 in the pressure piece 30 is connected via an outlet channel 32 to a leak oil chamber 29 formed in the valve holding body 4 , so that the cavity 28, like the leak oil chamber 29, is always depressurized. A conical stop shoulder 25 is formed on the head piece 24, which is opposite a likewise conical contact surface 27 formed on the outer valve needle 10 . In the closed position of both valve needles 10 , 12 , the contact surface 27 and the abutment shoulder 25 are axially spaced apart, as shown in FIG. 3.

Die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils ist wie folgt: Zu Beginn eines Einspritzzyklus sind sowohl die äußere Ventilnadel 10 als auch die innere Ventilnadel 12 in ihrer Schließstellung in Anlage am Ventilsitz 18. Im Druckraum 14 wird durch entsprechenden Kraftstoffzulauf durch den Zulaufkanal 15 stets ein hoher Kraftstoffdruck aufrechterhalten, mit dem die Einspritzung in den Brennraum erfolgen soll. Es wirkt also permanent eine hydraulische Kraft auf die Druckschulter 9 der äußeren Ventilnadel 10, welche der Kraft des Aktors 20 entgegengerichtet ist. Wird der Aktor 20 verkürzt, was bei einem Piezo-Aktor durch das Anlegen einer entsprechenden Spannung erreicht wird, so hebt die äußere Ventilnadel 10, bewegt durch die Kraft auf die Druckschulter 9, vom Ventilsitz 18 ab. Hierdurch wird die äußere Einspritzöffnungsreihe 116 geöffnet und Kraftstoff fließt aus dem Druckraum 14 zur äußeren Einspritzöffnungsreihe 116 und wird von dort in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Da im Steuerraum 40 nach wie vor ein hoher Kraftstoffdruck anliegt, der dem Druck im Zulaufkanal 15 entspricht, bleibt die innere Ventilnadel 12 in ihrer Schließstellung, da die Kraft auf den Kolben 42größer ist als die hydraulische Kraft auf die innere Ventildichtfläche 13. Die äußere Ventilnadel 10 gleitet bei diesem ersten Teilhub, der die äußere Ventilnadel 10 um eine Strecke h1 verschiebt, nur so weit, dass die Anlagefläche 27 nicht an der Anschlagschulter 25 zur Anlage kommt. Von diesem Betriebszustand, der in Fig. 4 dargestellt ist, wird die äußere Ventilnadel 10 durch eine entsprechende Längenänderung des Aktors 20 wieder zurück in ihre Schließstellung gefahren, so dass die Einspritzung im sogenannten Teillastbetrieb beendet ist. The fuel injector works as follows: At the beginning of an injection cycle, both the outer valve needle 10 and the inner valve needle 12 are in contact with the valve seat 18 in their closed position. In the pressure chamber 14 , a high fuel pressure with which the injection into the combustion chamber is to take place is always maintained by means of a corresponding fuel supply through the inlet channel 15 . A hydraulic force thus permanently acts on the pressure shoulder 9 of the outer valve needle 10 , which is directed counter to the force of the actuator 20 . If the actuator 20 is shortened, which is achieved in a piezo actuator by applying an appropriate voltage, the outer valve needle 10 , moved by the force on the pressure shoulder 9 , lifts off the valve seat 18 . As a result, the outer row of injection openings 116 is opened and fuel flows from the pressure chamber 14 to the outer row of injection openings 116 and is injected from there into the combustion chamber of the internal combustion engine. Since there is still a high fuel pressure in the control chamber 40 , which corresponds to the pressure in the inlet channel 15 , the inner valve needle 12 remains in its closed position, since the force on the piston 42 is greater than the hydraulic force on the inner valve sealing surface 13 . The outer valve needle 10 slides during this first partial stroke, which shifts the outer valve needle 10 by a distance h1, only to such an extent that the contact surface 27 does not come into contact with the stop shoulder 25 . From this operating state, which is shown in FIG. 4, the outer valve needle 10 is moved back into its closed position by a corresponding change in the length of the actuator 20 , so that the injection is ended in the so-called part-load operation.

Soll durch sämtliche Einspritzöffnungen 16 eingespritzt werden, also mit Vollast, so wird der Aktor 20 um einen größeren Betrag verkürzt. Die äußere Ventilnadel 10 bewegt sich in der eben dargestellten Art und Weise von ihrer Schließstellung weg und gibt die äußere Einspritzöffnungsreihe 116 frei. Im Zuge ihrer weiteren Öffnungshubbewegung bei ihrem Vollhub kommt die Anlagefläche 27 an der Anschlagschulter 25 des Kopfstücks 24 zur Anlage, so dass die innere Ventilnadel 12 durch die äußere Ventilnadel 10 mitgenommen wird und vom Ventilsitz 18 abgehebt. Hierdurch ergibt sich jetzt eine hydraulische Kraft auf die Konusfläche 17 der inneren Ventilnadel 12, so dass die gesamte, auf die innere Ventildichtfläche 13 und die Konusfläche 17 wirkende hydraulische Kraft die hydraulische Kraft auf den Kolben 42 überwiegt. Durch diese hydraulischen Kräfte angetrieben, bewegt sich die innere Ventilnadel 12 um den Vollhub h₂, bis das Kopfstück am Boden des Hohlraums 28 im Druckstück 30 zur Anlage kommt. Der Kraftstoff fließt aus dem Druckraum 14 zu sämtlichen Einspritzöffnungen 16, also auch zur inneren Einspritzöffnungsreihe 216. Dieser Öffnungszustand des Kraftstoffeinspritzventils ist in Fig. 5 dargestellt. Soll die Einspritzung beendet werden, so verlängert sich der Aktor 20 wieder und drückt über das Druckstück 30 die äußere Ventilnadel 10 zurück in ihre Schließstellung. Hierdurch entfällt die hydraulische Kraft auf die Konusfläche 17 und die innere Ventildichtfläche 13 der inneren Ventilnadel 12, so dass auch diese, angetrieben durch den hydraulischen Druck auf den Kolben 42, zurück in ihre Schließstellung fährt. If all of the injection openings 16 are to be injected, that is to say at full load, the actuator 20 is shortened by a larger amount. The outer valve needle 10 moves away from its closed position in the manner just illustrated and releases the outer row of injection openings 116 . In the course of their further opening stroke movement at their full stroke, the contact surface 27 comes to rest against the stop shoulder 25 of the head piece 24 , so that the inner valve needle 12 is carried along by the outer valve needle 10 and lifts off from the valve seat 18 . This now results in a hydraulic force on the cone surface 17 of the inner valve needle 12 , so that the total hydraulic force acting on the inner valve sealing surface 13 and the cone surface 17 outweighs the hydraulic force on the piston 42 . Driven by these hydraulic forces, the inner valve needle 12 moves the full stroke h ₂ until the head piece comes to rest on the bottom of the cavity 28 in the pressure piece 30 . The fuel flows from the pressure chamber 14 to all injection openings 16 , that is to say also to the inner row of injection openings 216 . This open state of the fuel injection valve is shown in FIG. 5. If the injection is to be ended, the actuator 20 is extended again and presses the outer valve needle 10 back into its closed position via the pressure piece 30 . This eliminates the hydraulic force on the conical surface 17 and the inner valve sealing surface 13 of the inner valve needle 12 , so that this, driven by the hydraulic pressure on the piston 42 , also moves back into its closed position.

In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. Die äußere Ventilnadel 12 liegt an ihrem brennraumseitigen Ende an einem Druckbolzen 50 an, der wiederum an den Aktor 20 grenzt. In Fig. 7 ist eine Vergrößerung des mit VII bezeichneten Ausschnitts der Fig. 6 im Bereich des Druckbolzens 50 dargestellt. Der Druckbolzen 50 weist einen Federraum 54 auf, in dem eine Feder 52 unter Druckvorspannung angeordnet ist, die die innere Ventilnadel 12 beaufschlagt. Die äußere Ventilnadel 10 wird in gleicher Art und Weise wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzventil durch eine Längenänderung des Aktors 20 in der Bohrung 6 bewegt. Die Schließkraft auf die innere Ventilnadel 12 wird hier jedoch durch die Kraft der Feder 52 erzeugt, so dass keine weitere hydraulische Verbindung zum Zulaufkanal 15 notwendig ist. Soll eine Einspritzung durch sämtliche Einspritzöffnungen 16 stattfinden, so wird der Aktor 20 entsprechend stark verkürzt, so dass sich das Druckstück 50, angetrieben durch die hydraulische Kraft auf die äußere Ventilnadel 10, um dieselbe Strecke bewegt. Hierbei kommt bei einem Teil des Gesamthubs die Anlagefläche 27 an der Anschlagschulter 25 der inneren Ventilnadel 12 zur Anlage und bewegt diese vom Ventilsitz 18 weg. Durch die auf die Konusfläche 17 wirkende hydraulische Kraft bewegt sich nun die innere Ventilnadel 12 in gleicher Art und Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel entgegen der Kraft der Feder 52, bis die innere Ventilnadel 12 am Druckbolzen 50 zur Anlage kommt. Das Schließen des Kraftstoffeinspritzventils geschieht analog wie beim ersten Ausführungsbeispiel durch Betätigung des Aktors 20. FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a fuel injection valve according to the invention. The outer valve needle 12 abuts at its end on the combustion chamber side against a pressure pin 50 , which in turn borders on the actuator 20 . FIG. 7 shows an enlargement of the section of FIG. 6 designated VII in the area of the pressure pin 50 . The pressure pin 50 has a spring chamber 54 , in which a spring 52 is arranged under pressure, which acts on the inner valve needle 12 . The outer valve needle 10 is moved in the same manner as in the fuel injection valve shown in FIG. 1 by changing the length of the actuator 20 in the bore 6 . However, the closing force on the inner valve needle 12 is generated here by the force of the spring 52 , so that no further hydraulic connection to the inlet channel 15 is necessary. If an injection is to take place through all injection openings 16 , the actuator 20 is shortened accordingly, so that the pressure piece 50 , driven by the hydraulic force on the outer valve needle 10 , moves the same distance. In the case of part of the total stroke, the contact surface 27 comes to rest against the stop shoulder 25 of the inner valve needle 12 and moves it away from the valve seat 18 . Due to the hydraulic force acting on the conical surface 17, the inner valve needle 12 now moves in the same manner as in the first exemplary embodiment against the force of the spring 52 until the inner valve needle 12 comes into contact with the pressure pin 50 . The fuel injection valve is closed analogously to the first exemplary embodiment by actuating the actuator 20 .

In Fig. 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des in Fig. 6 dargestellten Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. Die innere Ventilnadel 12 und die äußere Ventilnadel 10 schließen hier in ihrer Schließstellung bündig am Ende des Ventilkörpers 3 ab. Die äußere Ventilnadel 10 liegt, wie bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel, am Druckbolzen 50 an. Die innere Ventilnadel 12 weist kein Kopfstück auf, sondern liegt an einem Federteller 58 an, der im Federraum 54 des Druckbolzens 50 angeordnet ist und zwischen dem und dem Grund des Federraums 54 die Feder 52 unter Druckvorspannung angeordnet ist. Im Federraum 54 ist ein Ringabsatz 60 ausgebildet, an dem der Federteller 58 zur Begrenzung des Öffnungshubs der inneren Ventilnadel 12 zur Anlage kommt. FIG. 8 shows a further exemplary embodiment of the fuel injection valve shown in FIG. 6. The inner valve needle 12 and the outer valve needle 10 are flush here in their closed position at the end of the valve body 3 . As in the exemplary embodiment shown in FIG. 7, the outer valve needle 10 lies against the pressure pin 50 . The inner valve needle 12 does not have a head piece, but rests on a spring plate 58 which is arranged in the spring chamber 54 of the pressure bolt 50 and between which and the base of the spring chamber 54 the spring 52 is arranged under pressure prestress. In the spring chamber 54 , an annular shoulder 60 is formed, on which the spring plate 58 comes to rest to limit the opening stroke of the inner valve needle 12 .

Der Aktor 20 ist vorzugsweise als Piezo-Aktor ausgebildet, da Piezo-Aktoren den Vorteil haben, praktisch instantan auf eine Änderung der angelegten Spannung zu reagieren, womit sich äußerst kurze Schaltzeiten realisieren lassen. Darüber hinaus lässt sich die Längenänderung des Piezo-Aktors zwischen dem Null- und dem Vollhub auf jede beliebige Stufe einstellen, so dass sich der Hub der äußeren Ventilnadel 10 zwischen dem Nullhub, also der Schließstellung, über den Teilhub, in dem die Anlagefläche 27 gerade noch nicht an der Anschlagschulter 25 zur Anlage kommt, bis zum Vollhub auf jeden beliebigen Wert einstellen. Dadurch ist es auch möglich, die Zulaufbedingungen an den äußeren Einspritzöffnungsreihen 116 zu variieren, um beispielsweise eine Voreinspritzung mit nur sehr geringer Einspritzrate zu realisieren. The actuator 20 is preferably designed as a piezo actuator, since piezo actuators have the advantage of reacting practically instantaneously to a change in the applied voltage, with which extremely short switching times can be achieved. In addition, the change in length of the piezo actuator between the zero and the full stroke can be set to any stage, so that the stroke of the outer valve needle 10 between the zero stroke, that is to say the closed position, over the partial stroke in which the contact surface 27 is straight not yet comes into contact with the stop shoulder 25 , set to any value until the full stroke. As a result, it is also possible to vary the inlet conditions at the outer rows of injection openings 116 , for example in order to implement a pre-injection with only a very low injection rate.

Claims

1. Fuel injection valve for internal combustion engines with a housing ( 1 ), in which a bore ( 6 ) is formed, which is delimited at its combustion chamber end by a valve seat ( 18 ) in which an outer row of injection openings ( 116 ) and an inner row of injection openings ( 216 ) are formed, and with an outer valve needle ( 10 ) which is longitudinally displaceable in the bore ( 6 ) and which lies in its closed position on the valve seat ( 18 ) and thereby closes the outer row of injection openings ( 116 ), and one in the outer Valve needle ( 10 ) longitudinally displaceably arranged inner valve needle ( 12 ) which cooperates with the valve seat ( 18 ) for controlling the inner row of injection openings ( 216 ) and which is pressed by a closing force in the direction of the valve seat ( 18 ), the outer valve needle ( 10 ) during its opening stroke movement starting from its closed position after a partial stroke (h1) on a connection g shoulder ( 25 ) of the inner valve needle ( 12 ) comes into contact and thereby moves it away from the valve seat ( 18 ), characterized in that the outer valve needle ( 10 ) is movable in the bore ( 6 ) under the control of an actuator ( 20 ), that the outer valve needle ( 10 ) can be held in an intermediate position after passing through a partial stroke, in which the outer valve needle ( 10 ) does not come into contact with the stop shoulder ( 25 ) of the inner valve needle ( 12 ).

2. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the inner valve needle ( 12 ) is held in contact with the valve seat ( 18 ) by a closing force acting on the end of the inner valve needle ( 12 ) facing away from the combustion chamber, as long as the outer valve needle ( 10 ) is not on the stop shoulder ( 25 ) rests.

3. Fuel injection valve according to claim 2, characterized in that the closing force on the inner valve needle ( 12 ) is generated by a prestressed spring ( 52 ).

4. Fuel injection valve according to claim 2, characterized in that the closing force is generated by the hydraulic pressure in a control chamber ( 40 ).

5. Fuel injection valve according to claim 4, characterized in that the control chamber ( 40 ) is limited by a piston bore ( 44 ) formed in a pressure piece ( 30 ) and by a piston ( 42 ), which piston ( 42 ) on the end of the inner side facing away from the combustion chamber Valve needle ( 12 ) acts.

6. Fuel injection valve according to claim 5, characterized in that the pressure piece ( 30 ) abuts the end of the outer valve needle ( 10 ) facing away from the combustion chamber and always moves synchronously with it.

7. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the actuator ( 20 ) is a piezo actuator.

8. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the outer valve needle ( 10 ) by the actuator ( 20 ) in any longitudinal position between the closed position and the full stroke (h ₂ ) can be moved and held there.