DE10305508A1 - Fuel injection valve for combustion engine has outer and inner injector needles that are formed as seating hole injector needle and vario-injector needle, respectively - Google Patents

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Abstract

The fuel injection valve includes an outer injector needle (40) provided in a recess (38) of a housing (34). The injector needle works together with a sealing surface (44) and has an inner injector needle (62), which works together with a second sealing surface (80) at the housing. A first control room (56), whose pressure provides a closing force onto the inner injector needle and a second control room (100), whose pressure provides a closing force onto the outer injector needle are provided and both rooms are filled with fuel. The outer injector needle is formed as a seating hole injector needle and the inner injector needle is formed as a vario-injector needle.

Description

Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Ein derartiges Kraftstoffeinspritzventil ist beispielsweise aus der nicht vorveröffentlichten DE 102 05 970 der gleichen Anmelderin bekannt.The invention relates to a fuel injection valve for internal combustion engines according to the preamble of claim 1. Such a fuel injection valve is for example from the unpublished DE 102 05 970 known to the same applicant.

In einem Gehäuse befindet sich eine äußere Düsennadel und eine darin geführte innere Düsennadel. Beide Düsennadeln wirken mit ihrem brennraumseitigen Ende mit einer Ventilsitzfläche zusammen, in der zwei Reihen von Einspritzöffnungen ausgebildet sind. Die äußere Einspritzöffnungsreihe wird hierbei von der äußeren Düsennadel gesteuert und die innere Einspritzöffnungsreihe von der inneren Düsennadel. Durch einen im Gehäuse ausgebildeten Hochdruckkanal wird den Einspritzöffnungen Kraftstoff unter hohem Druck zugeleitet, der gesteuert von den Düsennadeln, durch die Einspritzöffnungen austritt und von dort in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Dabei sind sowohl die äußere Düsennadel als auch die innere Düsennadel als Sitzloch-Düsennadeln ausgeführt.In a housing is an outer nozzle needle and one in it inner nozzle needle. Both nozzle needles act with their combustion chamber-side end with a valve seat surface together, in the two rows of injection ports are formed. The outer injection port series This is from the outer nozzle needle controlled and the inner injection port row of the inner Nozzle needle. Through one in the housing High-pressure channel designed to fuel the injection ports under high Pressure supplied, controlled by the nozzle needles, through the injection ports exiting and injected from there into the combustion chamber of the internal combustion engine becomes. Here are both the outer nozzle needle as well as the inner nozzle needle designed as a seat hole nozzle needles.

Aus der DE 199 47 196 A1 ist eine sogenannte "Vario-Registerdüse" gezeigt. Diese nach außen öffnende Düse ("A-Düse") umfasst ein Ventilelement, in dem an unterschiedlichen axialen Positionen Reihen von Kraftstoff-Austrittsöffnungen vorhanden sind. Je nach Hub des Ventilelements werden nur eine oder mehrere Reihen von Kraftstoff-Austrittsöffnungen freigegeben. Der Hub des Ventilelements erfolgt druckgesteuert.From the DE 199 47 196 A1 is a so-called "Vario Register nozzle" shown. This outward-opening nozzle ("A-nozzle") comprises a valve element in which rows of fuel outlets are present at different axial positions. Depending on the stroke of the valve element only one or more rows of fuel outlet openings are released. The stroke of the valve element is pressure-controlled.

Unter einer solchen "Drucksteuerung" versteht man, dass die Bewegung des Ventilelements von einer Druckerhöhung oder Druckabsenkung in einem Steuerraum abhängt, der von einer Druckfläche begrenzt wird, die mit dem Ventilelement gekoppelt ist. Je nach Druck öffnet das Ventilelement mehr oder weniger gegen die Kraft einer Vorspanneinrichtung. Der Druck in dem Steuerraum entspricht auch dem Einspritzdruck an den Kraftstoff-Austrittsöffnungen. Bei einem druckgesteuerten Kraftstoffeinspritzventil wird also auch ein ganz bestimmter Druckverlauf des eingespritzten Kraftstoffes realisiert. Ein druckgesteuertes Kraftstoffeinspritzventil hat Vorteile vor allem bei niedriger und mittlerer Last der Brennkraftmaschine.Under such a "pressure control" means that the movement of the valve element from a pressure increase or Pressure reduction in a control room depends, limited by a pressure surface which is coupled to the valve element. Depending on the pressure that opens Valve element more or less against the force of a biasing device. The pressure in the control room also corresponds to the injection pressure the fuel outlet openings. In a pressure-controlled fuel injection valve is also so a very specific pressure curve of the injected fuel realized. A pressure-controlled fuel injection valve has advantages especially at low and medium load of the internal combustion engine.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritzventil der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie den Kraftstoff in möglichst vielen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine optimal einspritzt und so zu einer der Emissionen und des Kraftstoffverbrauchs beiträgt.Object of the present invention it is a fuel injector of the type mentioned educate so that they the fuel in as many operating conditions of the Internal combustion engine optimally injected and so to one of the emissions and fuel consumption.

Diese Aufgabe wird bei einem Kraftstoffeinspritzventil für eine Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse, mit einer in dem Gehäuse vorhandenen Ausnehmung, mit einer in der Ausnehmung geführten äußeren Düsennadel, welche mit einem gehäuseseitigen ersten Ventilsitz zusammenarbeitet, und mit einer in der äußeren Düsennadel geführten inneren Düsennadel, welche mit einem gehäuseseitigen zweiten Ventilsitz zusammenarbeitet, mit einem kraftstoffgefüllten ersten Steuerraum, durch dessen Druck eine Schließkraft auf die innere Düsennadel ausgeübt wird, mit einem kraftstoffgefüllten zweiten Steuerraum, durch dessen Druck eine Schließkraft auf die äußere Düsennadel ausgeübt wird, dadurch gelöst, dass die äußere Düsennadel als Sitzloch-Düsennadel ausgebildet ist, und dass die innere Düsennadel als Vario-Düsennadel ausgebildet ist.This object is achieved with a fuel injection valve for one Internal combustion engine with a housing, with one in the case existing recess, with a guided in the recess outer nozzle needle, which with a housing-side first valve seat cooperates, and with one in the outer nozzle needle out inner nozzle needle, which with a housing-side second Valve seat works together, with a fuel-filled first Control chamber, by the pressure of which a closing force is exerted on the inner nozzle needle, with a fuel-filled second control chamber, by the pressure of a closing force the outer nozzle needle exercised is solved by that the outer nozzle needle as a seat hole nozzle needle is formed, and that the inner nozzle needle as a Vario nozzle needle is trained.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventil werden die Vorteile von Vario-Düsennadeln mit denen von Sitzloch-Düsennadeln kombiniert. Je nach Betriebszustand der Brennkraftmaschine kann so die für den Kraftstoffverbrauch und das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine optimale Steuerung des Kraftstoffeinspritzventils gewählt werden.In the fuel injection valve according to the invention become the advantages of Vario nozzle needles with those of seat hole nozzle needles combined. Depending on the operating condition of the internal combustion engine can so for the the fuel consumption and the emission behavior of the internal combustion engine optimum control of the fuel injection valve can be selected.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of Invention are in dependent claims specified.

Weitere Ergänzungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung sehen vor, dass der erste Steuerraum über eine erste Zulaufdrossel mit einem Common Rail hydraulisch in Verbindung steht, dass der zweite Steuerraum über eine zweite Zulaufdrossel mit dem Common Rail hydraulisch in Verbindung steht und dass sowohl der erste Steuerraum über eine erste Ablaufdrossel als auch der zweite Steuerraum über eine zweite Ablaufdrossel mit einer Rücklaufleitung hydraulisch verbindbar sind, wobei die erste Ablaufdrossel und die zweite Ablaufdrossel durch ein Steuerventil verschließbar sind.Further additions of the fuel injection device according to the invention Foresee that the first control chamber has a first inlet throttle a common rail hydraulically communicates that the second Control room over a second inlet throttle with the common rail hydraulically connected stands and that both the first control room via a first outlet throttle as well as the second control room over a second outlet throttle can be hydraulically connected to a return line, wherein the first outlet throttle and the second outlet throttle a control valve are closable.

Durch diese Ausgestaltung wird einerseits erreicht, dass mit Hilfe eines einzigen 3/3-Wege-Steuerventils beide Düsennadeln gesteuert werden können. Durch die verschiedenen Ablauf- und Zulaufdrosseln für die innere und die äußere Düsennadel wird erreicht, dass das Ansprechverhalten der inneren Düsennadel und der äußeren Düsennadel verschieden ist, obwohl beide mit einem Steuerventil angesteuert werden. Dadurch ergibt sich ein in sehr weiten Grenzen steuerbares Einspritzverhalten der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Je nach Bedarf können entweder nur die innere Düsennadel oder beide Düsennadeln nacheinander geöffnet werden.On the one hand, this embodiment achieves that with the help of a single 3/3-way control valve both nozzle needles can be controlled. Through the various drain and inlet throttles for the inner and the outer nozzle needle is achieved that the response of the inner nozzle needle and the outer nozzle needle different is, although both are controlled by a control valve. Thereby results in a controllable within very wide limits injection behavior the fuel injection device according to the invention. ever as needed either only the inner nozzle needle or both nozzle needles opened one after the other become.

Eine besonders einfache Ausführungsform des erfindungsgemäßen 3/3-Wege-Steuerventils sieht vor, dass das Steuerventil einen mit dem ersten Steuerraum und mit dem zweiten Steuerraum verbundenen Ventilraum und einen durch einen Aktor steuerbares Ventilglied aufweist, wobei das Ventilglied des Steuerventils durch einen elektrischen Aktor, insbesondere einen Piezzoaktor, bewegt wird. Durch diese Ausführung wird ein sehr schnelles Ansprechen des Steuerventils erreicht, was die Präzision der Kraftstoffzumessung und der Einspritzverlaufsformung erhöht. Auch dadurch ergibt sich ein verbessertes Verbrauchs- und Emissionsverhalten der mit der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung ausgerüsteten Brennkraftmaschinen.A particularly simple embodiment of the 3/3-way control valve according to the invention provides that the control valve ver with the first control room and with the second control room Bound valve space and controllable by an actuator valve member, wherein the valve member of the control valve by an electric actuator, in particular a piezoelectric actuator, is moved. By this embodiment, a very fast response of the control valve is achieved, which increases the precision of the fuel metering and the Einspritzverlaufsformung. This also results in an improved consumption and emission behavior of the equipped with the fuel injection device according to the invention internal combustion engine.

In einer ersten Schaltstellung des erfindungsgemäßen Steuerventils wirkt das Ventilglied mit einem Ventilsitz und in einer zweiten Schaltstellung mit einem zweiten Ventilsitz zusammen, wobei der Ventilraum in der ersten Schaltstellung gegen die Rücklaufleitung abgedichtet ist und in der zweiten Schaltstellung mit der Rücklaufleitung verbunden ist. Dadurch wird in der erst in der zweiten Schaltstellung der Druck im zweiten Steuerraum abgesenkt, so dass die innere Düsennadel, welche als Variodüsennadel ausgeführt ist, öffnet und somit im Teil- und Mittellastbereich eine optimale Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum vorgenommen werden kann.In a first switching position of control valve according to the invention the valve member acts with a valve seat and in a second Switching position with a second valve seat together, wherein the Valve chamber in the first switching position against the return line is sealed and in the second switching position with the return line connected is. As a result, only in the second switching position of the Lowered pressure in the second control chamber, so that the inner nozzle needle, which is designed as a Vario nozzle needle, opens and thus optimal injection in the partial and medium load range can be made of fuel in the combustion chamber.

Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass das Ventilglied bei seiner Anlage am zweiten Ventilsitz die erste Ablaufdrossel verschließt, während die zweite Ablaufdrossel geöffnet ist.This is due in particular to the fact that the valve member at its attachment to the second valve seat, the first Outflow throttle closes while the second outlet throttle opened is.

Um sowohl die äußere Düsennadel als auch die innere Düsennadel zu öffnen, wird das Ventilglied in eine Mittelstellung (dritte Schaltstellung) gebracht, so dass das Ventilglied weder am ersten Ventilsitz noch am zweiten Ventilsitz anliegt. Diese Schaltstellung ist insbesondere bei Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine sinnvoll, da in dieser Schaltstellung die Vorteile einer Sitzlochdüsennadel voll zum Tragen kommen. Durch eine geeignete Abstimmung von erster Zulaufdrossel und erster Ablaufdrossel einerseits sowie der zweiten Zulaufdrossel und der zweiten Ablaufdrossel andererseits kann erreicht werden, dass Kraftstoff nahezu ausschließlich durch die äußere Düsennadel, welche als Sitzlochdüsennadel ausgebildet ist, eingespritzt wird. dadurch können die bekannten Vorteile von Sitzlochdüsennadeln im Volllastbetrieb auch bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventil realisiert werden.To both the outer nozzle needle and the inner nozzle needle to open, the valve member is in a middle position (third switching position) brought so that the valve member neither at the first valve seat yet abuts the second valve seat. This switch position is particular at full load operation of the engine makes sense, as in this Switching the advantages of a seat hole nozzle needle come to fruition. By a suitable vote of first inlet throttle and first Outlet throttle on the one hand and the second inlet throttle and the second outlet throttle on the other hand can be achieved that fuel almost exclusively through the outer nozzle needle, which is designed as a seat hole nozzle needle is injected. This can be the known advantages of seated hole needles in full load operation even with the fuel injection valve according to the invention will be realized.

Die Ausbildung der äußeren Düsennadel als Sitzlochdüsennadel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die äußere Ventilnadel in einer Schließposition an einem am brennraumseitigen Ende des Gehäuses angeordneten ersten Ventilsitzes zur Anlage kommt und durch eine Längsbewegung in einer Öffnungsrichtung mindestens ein im Gehäuse vorhandenes Spritzloch aufsteuert.The formation of the outer nozzle needle as a seat hole nozzle needle is achieved according to the invention, that the outer valve needle in a closed position at a first valve seat arranged at the combustion chamber end of the housing comes to rest and by a longitudinal movement in an opening direction at least one in the housing opens up the existing spray hole.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der inneren Düsennadel als Vario-Düsennadel wird dadurch erreicht, dass die innere Düsennadel an einem zweiten Ventilsitz in einer Schließposition anliegt und durch eine Längsbewegung in einer Öffnungsrichtung Einspritzöffnungen aufsteuert, die in der inneren Düsennadel angeordnet sind, wobei das mindestens eine Spritzloch und die Einspritzöffnungen in aufgesteuertem Zustand der Düsennadeln Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine einspritzen.The inventive construction of the inner nozzle needle as a Vario nozzle needle is achieved in that the inner nozzle needle at a second valve seat in a closed position abuts and by a longitudinal movement in an opening direction Injection ports opens up, in the inner nozzle needle are arranged, wherein the at least one injection hole and the injection openings in the open state of the nozzle needles Inject fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine.

In weiterer Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Steuerraum in axialer Richtung zum Einen von dem Gehäuse und zum Anderen von einer Stirnfläche der äußeren Düsennadel begrenzt wird, wobei die Stirnfläche an der dem Brennraum abgewandten Ende der äußeren Düsennadel angeordnet ist. In radialer Richtung wird der erste Steuerraum von einer die äußere Düsennadel dichtend umgebenden ersten Hülse begrenzt, wobei die erste Hülse durch eine erste Spannfeder, welche sich einenends gegen die äußere Düsennadel und anderenends gegen die erste Hülse abstützt, gegen das Gehäuse gepresst wird. Dadurch wird auch fertigungstechnisch auf vergleichsweise einfache Weise der erste Steuerraum ausgebildet, wobei die konstruktiven Freiheiten bezüglich Abmessungen des Steuerraums sehr groß sind. Durch die Abmessungen des ersten Steuerraums kann das Ansprechverhalten der äußeren Düsennadel auch beeinflusst werden, was sich positiv auf das Betriebsverhalten des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils auswirken kann.In a further supplement of the invention is provided that the first control chamber in the axial direction to the one of the casing and on the other hand limited by an end face of the outer nozzle needle, wherein the face is arranged at the end remote from the combustion chamber of the outer nozzle needle. In radial direction becomes the first control chamber of the outer nozzle needle sealingly surrounding first sleeve limited, wherein the first sleeve by a first tension spring, which at one end against the outer nozzle needle and the other end is supported against the first sleeve, pressed against the housing becomes. As a result, manufacturing technology is also comparatively simple way the first control room is formed, the constructive Freedoms regarding Dimensions of the control room are very large. By the dimensions the first control chamber, the response of the outer nozzle needle be influenced, which has a positive effect on the performance of the impact the fuel injection valve according to the invention can.

In weiterer Ergänzung des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzyentils ist vorgesehen, dass der zweite Steuerraum in axialer Richtung zum Einen von dem Gehäuse und zum Anderen von einem Absatz der äußeren Düsennadel begrenzt wird, wobei der zweite Steuerraum in radialer Richtung von einer die innere Düsennadel dichtend umgebenden zweiten Hülse begrenzt wird, und wobei die zweite Hülse durch eine zweite Spannfeder, welche sich einenends gegen die innere Düsennadel und anderenends gegen die zweite Hülse abstützt, gegen das Gehäuse gepresst wird.In a further supplement of the fuel injection valve according to the invention is provided that the second control chamber in the axial direction to One from the case and on the other hand limited by a shoulder of the outer nozzle needle, wherein the second control chamber in the radial direction of an inner nozzle needle sealingly surrounding the second sleeve is limited, and wherein the second sleeve by a second tension spring, which at one end against the inner nozzle needle and the other against the second sleeve supported, against the case is pressed.

Dieser Aufbau, welcher in seiner Struktur dem Aufbau des ersten Steuerraums weitgehend entspricht, weist demzufolge naturgemäß auf die im Zusammenhang mit dem ersten Steuerraum angesprochenen Vorteile auf.This structure, which in his Structure largely corresponds to the structure of the first control room, therefore naturally refers to the advantages raised in the context of the first tax area on.

Nachfolgend wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:Hereinafter, a particularly preferred embodiment the present invention with reference to the accompanying Drawing explained in detail. In the drawing show:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine mit mehreren Kraftstoffeinspritzventilen; 1 a schematic representation of a fuel system of an internal combustion engine having a plurality of fuel injection valves;

2 einen teilweisen Schnitt durch eines der Kraftstoffeinspritzventile von 1; und 2 a partial section through one of the fuel injection valves of 1 ; and

3 ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Betreiben der Brennkraftmaschine und insbesondere zum Ansteuern des Kraftstoffeinspritzventils von 1. 3 a flowchart of a method for operating the internal combustion engine and in particular for driving the fuel injection valve of 1 ,

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

In 1 trägt ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Es umfasst einen Kraftstoffbehälter 12, aus dem eine elektrische Kraftstoffpumpe 14 Kraftstoff in eine Niederdruck-Kraftstoffleitung 16 fördert. Diese führt zu einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18. Bei der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18 handelt es sich um eine Kolbenpumpe, welche von einer Nockenwelle (nicht dargestellt) einer Brennkraftmaschine (im Detail ebenfalls nicht dargestellt), zu welcher das Kraftstoffsystem 10 gehört, angetrieben wird. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18 bringt den Kraftstoff auf einen sehr hohen Druck und fördert ihn zu einer Kraftstoff-Sammelleitung 20. Diese wird auch als "Common-Rail" bezeichnet. In ihr ist der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert. Der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung (Common-Rail) 20 wird durch ein Drucksteuerventil 21 eingestellt.In 1 a fuel system of an internal combustion engine carries the reference numeral 10 , It includes a fuel tank 12 from which an electric fuel pump 14 Fuel in a low-pressure fuel line 16 promotes. This leads to a high-pressure fuel pump 18 , At the high pressure fuel pump 18 it is a piston pump, which of a camshaft (not shown) of an internal combustion engine (also not shown in detail), to which the fuel system 10 heard, is driven. The high pressure fuel pump 18 brings the fuel to a very high pressure and conveys it to a fuel rail 20 , This is also called "common rail". In it the fuel is stored under high pressure. The pressure in the fuel rail (common rail) 20 is through a pressure control valve 21 set.

An die Kraftstoff-Sammelleitung 20 sind mehrere Kraftstoffeinspritzventile 22 angeschlossen. Hierzu verfügen diese über Hochdruckanschlüsse 24. Die Kraftstoffeinspritzventile 22 spritzen den Kraftstoff direkt in ihnen zugeordnete Brennräume 26 der Brennkraftmaschine ein. Die Kraftstoffeinspritzventile 22 verfügen jeweils auch über einen Niederdruckanschluss 28, von dem eine Rücklaufleitung 30 zurück zum Kraftstoffhahälter 12 führt.To the fuel manifold 20 are several fuel injectors 22 connected. For this they have high-pressure connections 24 , The fuel injectors 22 inject the fuel directly into their assigned combustion chambers 26 the internal combustion engine. The fuel injectors 22 each also have a low pressure connection 28 from which a return line 30 back to the fuel tank 12 leads.

Der Betrieb der Brennkraftmaschine, des Kraftstoffsystems 10 und insbesondere der Kraftstoffeinspritzventile 22 und des Drucksteuerventils 21 wird von einem Steuer- und Regelgerät 32 gesteuert bzw. geregelt. Hierzu ist dieses über Leitungen (ohne Bezugszeichen) mit den Kraftstoffeinspritzventilen 22 verbunden. Auch ein Drucksensor 33, der den Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 20 erfasst, ist mit dem Steuer- und Regelgerät 32 verbunden.The operation of the internal combustion engine, the fuel system 10 and in particular the fuel injection valves 22 and the pressure control valve 21 is from a control and regulating device 32 controlled or regulated. For this purpose, this is via lines (without reference numeral) with the fuel injection valves 22 connected. Also a pressure sensor 33 that the pressure in the fuel rail 20 is detected with the control and regulating device 32 connected.

Der Aufbau der Kraftstoffeinspritzventile 22 wird nun unter Bezugnahme auf 2 im Detail erläutert: Das Kraftstoffeinspritzventil 22 umfasst ein Gehäuse mit einem Unterteil 34, mehreren Mittelteilen 35a–c und einem Oberteil 36. Im Unterteil 34 ist eine stufenförmige Ausnehmung 38 vorhanden, in der eine äußere Düsennadel 40 angeordnet ist.The structure of the fuel injection valves 22 will now be referring to 2 explained in detail: The fuel injector 22 comprises a housing with a lower part 34 , several middle parts 35a - c and a top 36 , In the lower part 34 is a step-shaped recess 38 present in which an outer nozzle needle 40 is arranged.

Die äußere Düsennadel 40 wird von einer ersten Spannfeder 42 gegen eine erste Dichtfläche 44, welche im Unterteil 34 ausgebildet ist, gepresst. Der Durchmesser, der zwischen äußeren Düsennadel 40 und erster Dichtfläche 44 gebildeten Dichtlinie ist in 2 mit D1 bezeichnet. Der Zwischenraum 46 zwischen Ausnehmung 38 und äußerer Ventilnadel 40 ist mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff (nicht dargestellt) gefüllt. Dieser Kraftstoff wird durch den Hochdruckanschluss 24 geliefert, welcher mit dem Common Rail 20 (siehe 1) in Verbindung steht.The outer nozzle needle 40 is from a first tension spring 42 against a first sealing surface 44 , which in the lower part 34 is formed, pressed. The diameter between the outer nozzle needle 40 and first sealing surface 44 formed sealing line is in 2 denoted by D 1 . The gap 46 between recess 38 and outer valve needle 40 is filled with high pressure fuel (not shown). This fuel is through the high pressure port 24 delivered, which with the common rail 20 (please refer 1 ).

Im Unterteil 34 sind im Bereich der ersten Dichtfläche 44 Spritzlöcher 48 vorgesehen, die mit dem Zwischenraum 45 hydraulisch nicht in Verbindung stehen, wenn, wie in 2 dargestellt, die äußere Düsennadel 40 auf der ersten Dichtfläche 44 aufliegt, weil der Durchmesser D1 größer ist als der Durchmesser, an dem die Spritzlöcher 48 in die erste Dichtfläche 44 münden.In the lower part 34 are in the range of the first sealing surface 44 spiracles 48 provided with the gap 45 hydraulically not communicate when, as in 2 shown, the outer nozzle needle 40 on the first sealing surface 44 rests, because the diameter D 1 is greater than the diameter at which the injection holes 48 in the first sealing surface 44 lead.

Die erste Spannfeder 42 stützt sich einenends über einen Absatz 50 der äußeren Düsennadel 40 und einen auf dem Absatz 50 aufliegendem Ring 52 ab. Anderenends stützt sich die erste Spannfeder 42 gegen eine erste Hülse 54 ab. Die erste Hülse 54 umschließt die äußere Düsennadel 40 dichtend, wobei jedoch die äußere Düsennadel 40 in ihrer Längsrichtung relativ zur ersten Hülse 54 verschiebbar ist. Die Passung zwischen erster Hülse 54 und äußerer Düsennadel 40 ist so gewählt, dass einerseits ein möglichst leichtgängiger Schiebesitz erreicht wird, und andererseits eine hydraulische Trennung des Zwischenraums 46 von einem ersten Steuerraum 56 erzielt wird. Die erste Hülse 54 stützt sich über eine Beißkante 58 am Gehäuse des Kraftstoffeinspritzventils ab; bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel stützt sich die erste Hülse 54 am Mittelteil 35a ab.The first tension spring 42 At one end, it is supported by a heel 50 the outer nozzle needle 40 and one on the heel 50 resting ring 52 from. At the other end, the first tension spring is supported 42 against a first sleeve 54 from. The first sleeve 54 encloses the outer nozzle needle 40 sealing, but with the outer nozzle needle 40 in its longitudinal direction relative to the first sleeve 54 is displaceable. The fit between the first sleeve 54 and outer nozzle needle 40 is chosen so that on the one hand as smooth as possible sliding seat is achieved, and on the other hand, a hydraulic separation of the gap 46 from a first control room 56 is achieved. The first sleeve 54 is supported by a biting edge 58 on the housing of the fuel injection valve from; in the embodiment shown here, the first sleeve is supported 54 at the middle part 35a from.

Der erste Steuerraum 56 wird somit in axialer Richtung von dem Gehäuse, hier dem Mittelteil 35a, und einer Stirnfläche 60 der äußeren Düsennadel 40 begrenzt. In radialer Richtung wird der erste Steuerraum 56 durch die erste Hülse 54 und eine innere Düsennadel 62 begrenzt. Die äußere Düsennadel 40 wird von der inneren Düsennadel geführt.The first control room 56 is thus in the axial direction of the housing, here the middle part 35a , and a face 60 the outer nozzle needle 40 limited. In the radial direction, the first control chamber 56 through the first sleeve 54 and an inner nozzle needle 62 limited. The outer nozzle needle 40 is guided by the inner nozzle needle.

Der erste Steuerraum 56 wird durch eine erste Zulaufdrossel 64 mit Kraftstoff aus dem Hochdruckanschluss 24 in an sich bekannter Weise versorgt. Über einen ersten Kanal 66 und eine erste Ablaufdrossel 68 steht der erste Steuerraum 56 mit einem Steuerventil 70, welches als 3/3-Wege-Steuerventil ausgeführt ist, hydraulisch in Verbindung.The first control room 56 is through a first inlet throttle 64 with fuel from the high pressure connection 24 supplied in a conventional manner. About a first channel 66 and a first outlet throttle 68 is the first control room 56 with a control valve 70 , which is designed as a 3/3-way control valve, hydraulically connected.

Da der Außendurchmesser D2 der äußeren Düsennadel 40 größer als der Durchmesser D1 der Dichtlinie zwischen äußerer Düsennadel 40 und erster Dichtfläche 44 ist, verursacht der im Zwischenraum 46 befindliche Kraftstoff eine hydraulische Kraft, welche die äußere Düsennadel 40 von der ersten Dichtfläche 44 abheben will. Dieser Öffnungskraft entgegengesetzt gerichtet ist eine auf die Stirnfläche 60 vom ersten Steuerraum 56 auswirkende Schließkraft. Diese Schließkraft ist, gleiche Drücke im Zwischenraum 46 und im ersten Steuerraum 56 vorausgesetzt, größer als die Öffnungskraft, da die Stirnfläche 60 der äußeren Düsennadel 40 größer ist als die von den Durchmessern D1 und D2 begrenzte Ringfläche.Since the outer diameter D 2 of the outer nozzle needle 40 larger than the diameter D 1 of the sealing line between the outer nozzle needle 40 and first sealing surface 44 is caused in the interspace 46 Fuel located a hydraulic force, which is the outer nozzle needle 40 from the first sealing surface 44 wants to take off. This opening force is directed opposite to one on the end face 60 from the first control room 56 impacting closing force. This closing force is equal pressures in the intermediate space 46 and in the first control room 56 provided, greater than the opening force, since the end face 60 the outer nozzle needle 40 larger than the limited by the diameters D 1 and D 2 ring surface.

Die innere Düsennadel 62 umfasst einen vergleichsweise langen kreiszylindrischen Abschnitt 72, einen kürzeren sich an diesen anschließenden eingeschnürten Abschnitt 74, einen sich wiederum an diesen anschließenden kreiszylindrischen Dichtabschnitt 76 und schließlich einen Kopfabschnitt 78. Der Durchmesser D4 des Dichtabschnitts 46 ist größer als der Durchmesser D3 des kreiszylindrischen Abschnitts 42. Der Kopfabschnitt 78 der inneren Düsennadel 62 ist außerhalb des Gehäuses 34 angeordnet. Mit dem kreiszylindrischen Abschnitt 72 wird die innere Düsennadel 62 in den Mittelteilen 35a und 35b dichtend geführt.The inner nozzle needle 62 includes a comparatively long circular cylindrical section 72 , a shorter at this subsequent constricted section 74 , in turn, to this subsequent circular cylindrical sealing portion 76 and finally a head section 78 , The diameter D 4 of the sealing portion 46 is larger than the diameter D 3 of the circular cylindrical section 42 , The head section 78 the inner nozzle needle 62 is outside the case 34 arranged. With the circular cylindrical section 72 becomes the inner nozzle needle 62 in the middle parts 35a and 35b sealingly guided.

Im Übergang zwischen Kopfabschnitt 78 und Dichtabschnitt 76 ist eine Dichtlinie vorhanden, die mit einem gehäuseseitigen Ventilsitz 80 zusammen wirkt. Zwischen dem eingeschnürten Abschnitt 74 und dem Dichtabschnitt 76 ist eine Druckschulter 82 vorhanden. Der eingeschnürte Abschnitt 74 und die äußere Düsennadel 40 begrenzen einen Druckraum 84. Über Bohrungen 86 in der äußeren Düsennadel 40 wird der Druckraum 84 mit Kraftstoff aus dem Zwischenraum 46 versorgt.In the transition between the head section 78 and sealing section 76 is a sealing line available, with a housing-side valve seat 80 works together. Between the constricted section 74 and the sealing section 76 is a pressure shoulder 82 available. The constricted section 74 and the outer nozzle needle 40 limit a pressure chamber 84 , About holes 86 in the outer nozzle needle 40 becomes the pressure room 84 with fuel from the gap 46 provided.

Vom Druckraum 84 ausgehend ist in dem Dichtabschnitt 76 der inneren Düsennadel 52 eine in etwa axial verlaufende zentrische Sacklochbohrung 88 angeordnet von der eine oder mehrere in etwa radial verlaufende Einspritzöffnungen 90 ausgehen. Diese Einspritzöffnungen 90 befinden sich also in der Mantelfläche des Dichtabschnitts 76 der inneren Düsennadel 62. Im Bereich des Dichtabschnitts 46 bilden die Ausnehmung 38 und die innere Düsennadel 62 einen fluiddichten Schiebesitz.From the pressure room 84 starting is in the sealing section 76 the inner nozzle needle 52 an approximately axially extending central blind hole 88 arranged by the one or more approximately radially extending injection openings 90 out. These injection ports 90 So are in the lateral surface of the sealing portion 76 the inner nozzle needle 62 , In the area of the sealing section 46 form the recess 38 and the inner nozzle needle 62 a fluid-tight sliding seat.

In der in 2 dargestellten Position der inneren Düsennadel 62 sind die Einspritzöffnungen 90 also von der Innenwand der Ausnehmung 38 verschlossen.In the in 2 shown position of the inner nozzle needle 62 are the injection openings 90 So from the inner wall of the recess 38 locked.

Am Brennraum abgewandten Ende der inneren Düsennadel 62 ist ein ringartiges Teil 92 aufgeschoben. Das ringartige Teil 92 ist an der inneren Düsennadel 62 durch einen Federring 94, welcher in einer Nut 96 der inneren Düsennadel 62 montiert ist, in axialer Richtung fixiert. Alternativ könnte das ringartige Teil 92 auch mit der inneren Düsennadel 62 verpresst, verschweißt oder auf andere Weise verbunden werden.At the combustion chamber remote end of the inner nozzle needle 62 is a ring-like part 92 postponed. The ring-like part 92 is at the inner nozzle needle 62 through a spring washer 94 which is in a groove 96 the inner nozzle needle 62 is mounted, fixed in the axial direction. Alternatively, the ring-like part could 92 also with the inner nozzle needle 62 be pressed, welded or otherwise connected.

Das ringartige Teil 92 bildet, ausgehend vom Durchmesser D5 des kreiszylindrischen Abschnitts 72, einen Absatz 98. Der Absatz 98 und das Gehäuse, hier das Mittelteil 35b, begrenzen in axialer Richtung einen zweiten Steuerraum 100. In radialer Richtung wird der zweite Steuerraum 100 vom kreiszylindrischen Abschnitt 72 der inneren Düsennadel 62 und von einer zweiten Hülse 102, welche das ringartige Teil 92 dichtend aber längsverschiebbar umschließt, begrenzt.The ring-like part 92 forms, starting from the diameter D 5 of the circular cylindrical portion 72 , a paragraph 98 , Paragraph 98 and the case, here the middle part 35b , limit a second control chamber in the axial direction 100 , In the radial direction, the second control chamber 100 from the circular cylindrical section 72 the inner nozzle needle 62 and a second sleeve 102 which is the ring-like part 92 sealing but longitudinally displaceable enclosing, limited.

Die zweite Hülse 102 wird durch eine zweite Spannfeder 104, weiche Sich einerseits gegen das ringartige Teil 92 und andererseits gegen die zweite Hülse 102 abstützt, gegen das Gehäuse, hier das Mittelteil 35b, gepresst. An dem dem Mittelteil 35b zugewandten Ende der zweiten Hülse ist eine Beißkante 106 ausgebildet, so dass zwischen der zweiten Hülse 102 und dem Mittelteil 35b eine Abdichtung des zweiten Steuerraums 100 gegeben ist.The second sleeve 102 is through a second tension spring 104 , Softens on the one hand against the ring-like part 92 and on the other hand against the second sleeve 102 supported, against the housing, here the middle part 35b , pressed. At the middle part 35b facing end of the second sleeve is a biting edge 106 formed so that between the second sleeve 102 and the middle part 35b a seal of the second control room 100 given is.

Alternativ zu dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel kann das ringartige Teil 92 auch einstückig mit der inneren Düsennadel 62 ausgeführt werden. Welcher Variante der Vorzug zu geben ist, hängt von den wirtschaftlichen und fertigungstechnischen Rahmenbedingungen ab. Die erfindungsgemäßen Vorteile werden mit beiden Ausführungsvarianten in vollem Umfang erzielt.Alternatively to the in 2 the embodiment shown, the annular part 92 also in one piece with the inner nozzle needle 62 be executed. Which variant is to be preferred depends on the economic and manufacturing conditions. The advantages of the invention are achieved with both variants in full.

Der zweite Steuerraum 100 wird über eine zweite Zulaufdrossel 108 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff aus dem Hochdruckanschluss 24 versorgt. Über einen zweiten Kanal 110 und eine zweite Ablaufdrossel 112 ist der zweite Steuerraum 100 mit dem Steuerventil 70 hydraulisch verbunden. Der Außendurchmesser des zweiten Steuerraums 100, der durch den Absatz 98 des ringartigen Teils 92 und den Innendurchmesser der zweiten Hülse 102 vorgegeben wird, ist in 2 mit D5 bezeichnet. Die durch den Durchmesser D5 und den Durchmesser D2 begrenzte Kreisringfläche des Absatzes 98 des ringartigen Teils 92 ist größer als die durch den Durchmesser D3 und den Durchmesser D4 begrenzte Kreisringfläche. Deshalb wird, gleiche Drücke im zweiten Steuerraum 100 und im Druckraum 84 vorausgesetzt, die innere Düsennadel in die in 2 gezeigte Schließstellung gezogen, wenn sich das Steuerventil 70 in der in 2 gezeigten ersten Schaltstellung befindet.The second control room 100 is via a second inlet throttle 108 with high pressure fuel from the high pressure port 24 provided. Via a second channel 110 and a second outlet throttle 112 is the second control room 100 with the control valve 70 hydraulically connected. The outer diameter of the second control chamber 100 that by the paragraph 98 of the ring-like part 92 and the inner diameter of the second sleeve 102 is given in is 2 denoted by D 5 . The limited by the diameter D 5 and the diameter D 2 annular surface of the paragraph 98 of the ring-like part 92 is larger than the limited by the diameter D 3 and the diameter D 4 annular surface. Therefore, same pressures in the second control room 100 and in the pressure room 84 provided, the inner nozzle needle in the in 2 shown closed position when the control valve 70 in the in 2 is shown first switching position.

Das Steuerventil 70 ist als 3/3-Wege-Ventil ausgebildet mit einem halbkugelförmigen Ventilelement 114. Das Ventilelement 114 wird von einem Piezoaktor (nicht dargestelit) betätigt, welcher wiederum vom Steuer- und Regelgerät 32 angesteuert wird. Das Ventilelement 114 befindet sich in einer Schaltkammer 116 und arbeitet mit einem in 2 oberen Ventilsitz 118 und einem in 2 unteren Ventilsitz 122 zusammen. Wenn das Ventilelement 114 am oberen Ventilsitz 118 anliegt, ist die Fluidverbindung von der Schaltkammer 116 zum Niederdruckanschluss 28 unterbrochen. Liegt es dagegen am unteren Ventilsitz 120 an, ist die Verbindung der Schaltkammer 116 zum ersten Steuerraum 56 unterbrochen. Im Fluidweg zwischen erstem Steuerraum 56 und Schaltkammer 116 ist, wie bereits erwähnt, eine erste Ablaufdrossel 68 vorhanden.The control valve 70 is designed as a 3/3-way valve with a hemispherical valve element 114 , The valve element 114 is operated by a piezoelectric actuator (not shown), which in turn is controlled by the control and regulating device 32 is controlled. The valve element 114 is in a switching chamber 116 and works with a in 2 upper valve seat 118 and one in 2 lower valve seat 122 together. When the valve element 114 at the upper valve seat 118 is applied, the fluid connection from the switching chamber 116 to the low pressure connection 28 interrupted. Is it against the lower valve seat 120 on, is the connection of the switching chamber 116 to the first control room 56 interrupted. In the fluid path between the first control room 56 and switching chamber 116 is, as already mentioned, a first outlet throttle 68 available.

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil 22 arbeitet folgendermaßen:
In der ersten, in 2 dargestellten Schaltstellung liegt das Ventilelement 114 des 3/3-Wege-Steuerventils 70 am oberen Ventilsitz 118 an. Somit herrscht im ersten Steuerraum 56 ebenso wie im zweiten Steuerraum 100 ebenso wie im Druckraum 84 und im Zwischenraum 46 der gleiche Druck, welcher dem Druck im Hochdruckanschluss 24 entspricht. Aufgrund der Durchmesserverhältnisse D1, D2, D3, D4 und D5 wird sowohl die äußere Düsennadel 40 gegen die erste Dichtfläche 44 gepresst, so dass die Spritzlöcher 48 im Gehäuse verschlossen sind, und die innere Düsennadel 62 in ihre Schließstellung gezogen, so dass die Einspritzöffnungen 90 ebenfalls verschlossen sind. Dies bedeutet, dass kein Kraftstoff in den Brennraum 26 der Brennkraftmaschine einspeist wird.The fuel injection valve according to the invention 22 works as follows:
In the first, in 2 shown switching position is the valve element 114 of the 3/3-way control valve 70 at the upper valve seat 118 on. Thus prevails in the first control room 56 as well as in the second control room 100 as well as in the pressure room 84 and in the space 46 the same pressure, which is the pressure in the high pressure port 24 equivalent. Due to the diameter ratios D 1 , D 2 , D 3 , D 4 and D 5 , both the outer nozzle needle 40 against the first sealing surface 44 pressed so that the injection holes 48 are closed in the housing, and the inner nozzle needle 62 pulled into its closed position, so that the injection openings 90 are also closed. This means that no fuel in the combustion chamber 26 the internal combustion engine is fed.

Wenn das Steuerventil 70 in seine zweite Schaltstellung gesteuert wird, so dass Ventilglied 114 an seinem zweiten Ventilsitz 120 aufliegt, wird die hydraulische Verbindung zwischen erstem Steuerraum 56 und Schaltkammer 116 unterbrochen. Dies bedeutet, dass der Druck im ersten Steuerraum 56 aufrecht erhalten bleibt und somit die äußere Düsennadel 40 geschlossen bleibt. Gleichzeitig wird durch das Bewegen des Ventilglieds 114 in die zweite Schaltstellung eine hydraulische Verbindung zwischen dem Niederdruckanschluss 28 und dem zweiten Steuerraum über die zweite Ablaufdrossel 112 hergestellt. In Folge dessen sinkt der Druck im zweiten Steuerraum 100 ab, so dass die vom zweiten Steuerraum 100 auf die innere Düsennadel 52 ausgeübte Schließkraft abnimmt. Sobald die Schließkraft kleiner ist als die auf die Druckschulter 82 der inneren Düsennadel 62 wirkende Öffnungskraft, hebt die innere Düsennadel 62 von ihrer Dichtfläche 80 ab. Wenn die Einspritzöffnungen 90 nicht mehr von der Ausnehmung 38 verschlossen werden, spritzt Kraftstoff über die Einspritzöffnungen 90 in den Brennraum der Brennkraftmaschine ein.When the control valve 70 is controlled in its second switching position, so that valve member 114 at its second valve seat 120 rests, is the hydraulic connection between the first control room 56 and switching chamber 116 interrupted. This means that the pressure in the first control room 56 is maintained and thus the outer nozzle needle 40 remains closed. At the same time by moving the valve member 114 in the second switching position, a hydraulic connection between the low pressure port 28 and the second control chamber via the second outlet throttle 112 produced. As a result, the pressure in the second control room decreases 100 off, leaving the second control room 100 on the inner nozzle needle 52 exerted closing force decreases. Once the closing force is less than that on the pressure shoulder 82 the inner nozzle needle 62 acting opening force, lifts the inner nozzle needle 62 from their sealing surface 80 from. When the injection openings 90 no longer from the recess 38 be closed, fuel injected through the injection ports 90 in the combustion chamber of the internal combustion engine.

Die zweite Schaltstellung des Steuerventils 70 wird angesteuert, wenn die Brennkraftmaschine im Teil- und Mittellastbereich betrieben werden oder eine Voreinspritzung erfolgen soll, da dann die Vorteile einer Variodüse in diesem Lastbereich der Brennkraftmaschine voll zum Tragen kommen.The second switching position of the control valve 70 is controlled when the internal combustion engine are operated in the partial and medium load range or a pilot injection is to take place, since then the advantages of a Vario nozzle in this load range of the internal combustion engine fully come to fruition.

Wenn die Brennkraftmaschine mit Volllast betrieben werden soll, wird während der Einspritzung das Ventilglied 114 in eine dritte Schaltstellung bewegt, in der es weder am oberen Ventilsitz 118 noch am unteren Ventilsitz 120 aufliegt. In Folge dessen ist eine hydraulische Verbindung zwischen dem Niederdruckanschluss 28 und dem ersten Steuerraum 56 sowie dem zweiten Steuerraum 100 gegeben. In Folge dessen kommt es einer Druckabsenkung sowohl im ersten Steuerraum 56 als auch im zweiten Steuerraum 100. Sobald die hydraulische Kraft, welche vom ersten Steuerraum 56 auf die Stirnfläche 60 der äußeren Düsennadel 40 ausgeübt wird, kleiner ist als die von dem unter hohem Druck stehenden Kraftstoff im Zwischenraum 46 ist, hebt die äußere Düsennadel 40 von der ersten Dichtfläche 44 ab und ermöglicht die Einspritzung von Kraftstoff über die Spritzlöcher 48. Gleichzeitig oder, je nach Abstimmung, zeitlich versetzt dazu, öffnet auch die innere Düsennadel 62 aufgrund des Druckabfalls im zweiten Steuerraum 100. Von der Wirkung her ist jedoch im Volllastbetrieb die Wirkung der äußeren Düsennadel 40 vorherrschend, so dass das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil im Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine wie eine aus dem Stand der Technik bekannte Spritzlocheinspritzdüse wirkt und die hinlänglich bekannten Vorteile einer solchen Einspritzdüse im Volllastbetrieb aufweist.When the internal combustion engine is to be operated at full load, the valve member is during the injection 114 moved to a third switching position in which it is neither at the upper valve seat 118 still at the lower valve seat 120 rests. As a result, there is a hydraulic connection between the low pressure port 28 and the first control room 56 as well as the second control room 100 given. As a result, there is a pressure drop both in the first control room 56 as well as in the second control room 100 , Once the hydraulic power, which from the first control room 56 on the face 60 the outer nozzle needle 40 is less than that of the high pressure fuel in the gap 46 is, raises the outer nozzle needle 40 from the first sealing surface 44 and allows the injection of fuel through the injection holes 48 , At the same time or, depending on the timing, offset in time, also opens the inner nozzle needle 62 due to the pressure drop in the second control room 100 , However, in terms of its effect, the effect of the outer nozzle needle is at full load 40 predominantly, so that the fuel injection valve according to the invention in full load operation of the internal combustion engine acts like a known from the prior art injection port injection nozzle and has the well-known advantages of such injector in full load operation.

Selbstverständlich kann die zweite Schaltstellung auch für eine Voreinspritzung benutzt werden. Durch das Vertauschen des ersten Kanals 66 mit dem zweiten Kanal 110 kann auch erreicht werden, dass in der zweiten Schaltstellung nur die äußere Düsennadel öffnet, während die innere Düsennadel geschlossen bleibt. Dies kann in manchen Einsatzfällen vorteilhaft sein.Of course, the second switching position can also be used for a pilot injection. By swapping the first channel 66 with the second channel 110 can also be achieved that in the second switching position, only the outer nozzle needle opens, while the inner nozzle needle remains closed. This can be advantageous in some applications.

Das Kraftstoffeinspritzventil 22 wird gemäß dem in 3 dargestellten Verfahren betrieben. Nach einem Startblock 122 wird zunächst in einem Block 110 geprüft, ob an der Brennkraftmaschine eine geringe bzw. mittlere Last anliegt. Ist dies der Fall, wird im Block 126 das 3/3-Wege-Steuerventil 70 so gesteuert, dass das Ventilglied 114 in Anlage an den unteren Ventilsitz 120 kommt. Wie oben erläutert, wird dadurch ein Öffnen der inneren Düsennadel 62 bewirkt.The fuel injector 22 will be used according to the 3 operated method operated. After a starting block 122 is first in a block 110 checked whether a low or medium load is applied to the internal combustion engine. If this is the case, in the block 126 the 3/3-way control valve 70 so controlled that the valve member 114 in abutment with the lower valve seat 120 comes. As explained above, thereby opening the inner nozzle needle 62 causes.

Ist die Antwort im Block 124 dagegen „nein", wird im Block 128 geprüft, ob überhaupt eine Last an der Brennkraftmaschine anliegt, d.h., ob möglicherweise die Brennkraftmaschine noch gar nicht eingeschaltet oder bereits ausgeschaltet ist. Ist die Antwort im Block 128 „ja", wird das Ventilglied 114 des 3/3-Wege-Steuerventils 70 in Anlage an den oberen Ventilsitz 118 gebracht (Block 130), wodurch ein Druckanstieg im ersten Steuerraum 56 und im zweiten Steuerraum 100 ermöglicht wird, da der Abfluss von Kraftstoff aus dem ersten Steuerraum 56 und aus dem zweiten Steuerraum 100 in den Niederdruckanschluss 28 unmöglich wird. In Folge dessen schließen sowohl die erste die äußere Düsennadel 40 als auch die innere Düsennadel 62, sofern sie nicht bereits in ihrer Schließstellung sind. Kraftstoff wird in dieser Schaltstellung nicht in die Brennräume 26 eingespritzt.Is the answer in the block 124 on the other hand "no", will be in the block 128 checked whether there is a load at all on the internal combustion engine, that is, whether possibly the internal combustion engine is not yet turned on or already turned off. Is the answer in the block 128 "Yes", becomes the valve member 114 of the 3/3-way control valve 70 in contact with the upper valve seat 118 brought (block 130 ), causing a pressure increase in the first control room 56 and in the second control room 100 allows, as the outflow of fuel from the first control room 56 and from the second control room 100 in the low pressure connection 28 becomes impossible. As a result, both the first and the outer nozzle needle close 40 as well as the inner nozzle needle 62 unless they are already in their closed position. Fuel is not in this switching position in the combustion chambers 26 injected.

Ist die Antwort im Block 128 „nein", kann man davon ausgehen, dass eine hohe Last an der Brennkraftmaschine anliegt. In diesem Fall wird im Block 132 das 3/3-Wege-Steuerventil 70 so angesteuert, dass sein Ventilglied 114 in die mittlere Schaltstellung kommt, sich also zwischen oberem Ventilsitz 118 und unterem Ventilsitz 120 befindet. In dieser dritten Schaltstellung des Steuerventils 70, öffnen sowohl die innere Düsennadel 62 als auch die äußere Düsennadel 40.Is the answer in the block 128 "No", one can assume that a high load is applied to the internal combustion engine In this case, in the block 132 the 3/3-way control valve 70 so controlled that its valve member 114 in the middle switching position comes, so between the upper valve seat 118 and lower valve seat 120 located. In this third switching position of the control valve 70 , open both the inner nozzle needle 62 as well as the outer nozzle needle 40 ,

Das Verfahren endet in einem Endblock 120.The process ends in an endblock 120 ,

Es versteht sich, dass die Dauer einer Einspritzung durch den Zeitraum bestimmt wird, während dem sich das Ventilglied 114 in Anlage am zweiten Ventilsitz 120 bzw. zwischen den beiden Ventilsitzen 118 und 120 befindet. Zur Beendigung einer Einspritzung wird das Ventilglied 114 wieder in Anlage an den oberen Ventilsitz 118 gebracht. Möglich ist aber auch, dass nach einer Einspritzung durch beide Düsennadeln 62 und 40 noch eine Einspritzung ausschließlich durch die innere Düsennadel 62 erfolgt. In diesem Fall würde das Ventilglied 114 aus der mittleren Stellung heraus zunächst gegen den zweiten Ventilsitz 120 und anschließend an den ersten Ventilsitz 118 bewegt werden.It is understood that the duration of an injection is determined by the time during which the valve member 114 in contact with the second valve seat 120 or between the two valve seats 118 and 120 located. To complete an injection, the valve member 114 again in contact with the upper valve seat 118 brought. It is also possible that after an injection through both nozzle needles 62 and 40 one more injection only through the inner nozzle needle 62 he follows. In this case, the valve member would 114 from the middle position out first against the second valve seat 120 and then to the first valve seat 118 to be moved.

Claims (16)

Kraftstoffeinspritzventil (22) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, mit einem Gehäuse (34, 35, 36), mit einer in dem Gehäuse (34) vorhandenen Ausnehmung (38), mit einer in der Ausnehmung (38) angeordneten äußeren Düsennadel (40), welche mit einer gehäuseseitigen ersten Dichtfläche(44) zusammenarbeitet, und mit einer in der äußeren Düsennadel (40) geführten inneren Düsennadel (62), welche mit einem gehäuseseitigen zweiten Dichtfläche (80) zusammenarbeitet, mit einem kraftstoffgefüllten ersten Steuerraum (56), durch dessen Druck eine Schließkraft auf die innere Düsennadel (62) ausgeübt wird, mit einem kraftstoffgefüllten zweiten Steuerraum (100), durch dessen Druck eine Schließkraft auf die äußere Düsennadel (40) ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Düsennadel (40) als Sitzloch-Düsennadel ausgebildet ist, und dass die innere Düsennadel (62) als Vario-Düsennadel ausgebildet ist.Fuel Injector ( 22 ) for an internal combustion engine, in particular with direct fuel injection, with a housing ( 34 . 35 . 36 ), with one in the housing ( 34 ) existing recess ( 38 ), with one in the recess ( 38 ) arranged outer nozzle needle ( 40 ), which with a housing-side first sealing surface ( 44 ) and with one in the outer nozzle needle ( 40 ) guided inner nozzle needle ( 62 ), which with a housing-side second sealing surface ( 80 ), with a fuel-filled first control room ( 56 ), by the pressure of a closing force on the inner nozzle needle ( 62 ), with a fuel-filled second control room ( 100 ), by the pressure of a closing force on the outer nozzle needle ( 40 ) is exercised, characterized in that the outer nozzle needle ( 40 ) is designed as a seat hole nozzle needle, and that the inner nozzle needle ( 62 ) is designed as a Vario nozzle needle. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerraum (56) über eine erste Zulaufdrossel (64) mit einem Common-Rail (20) hydraulisch in Verbindung steht, und dass der zweite Steuerraum (100) über eine zweite Zulaufdrossel (108) mit dem Common-Rail (20) hydraulisch in Verbindung steht.Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the first control chamber ( 56 ) via a first inlet throttle ( 64 ) with a common rail ( 20 ) is hydraulically in communication, and that the second control room ( 100 ) via a second inlet throttle ( 108 ) with the common rail ( 20 ) communicates hydraulically. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerraum (56) über eine erste Ablaufdrossel (68) mit einer Rücklaufleitung (30) hydraulisch verbindbar ist, dass der zweite Steuerraum (100) über eine zweite Ablaufdrossel (112) mit der Rücklaufleitung (30) hydraulisch verbindbar ist, wobei die erste Ablaufdrossel (68) und die zweite Ablaufdrossel (112) durch ein Steuerventil (70) verschließbar sind.Fuel injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that the first control chamber ( 56 ) via a first outlet throttle ( 68 ) with a return line ( 30 ) is hydraulically connectable, that the second control room ( 100 ) via a second outlet throttle ( 112 ) with the return line ( 30 ) is hydraulically connectable, wherein the first outlet throttle ( 68 ) and the second outlet throttle ( 112 ) by a control valve ( 70 ) are closable. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (70) als 3/3-Wege-Steuerventil ausgebildet ist.Fuel injection valve according to claim 3, characterized in that the control valve ( 70 ) is designed as a 3/3-way control valve. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (70) einen mit dem ersten Steuerraum (56) und mit dem zweiten Steuerraum (100) verbundene Schaltkammer (116) und ein durch einen Aktor steuerbares Ventilglied (114) aufweist.Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the control valve ( 70 ) one with the first control room ( 56 ) and with the second control room ( 100 ) associated switching chamber ( 116 ) and a controllable by an actuator valve member ( 114 ) having. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (114) des Steuerventils (70) durch einen elektrischen Aktor bewegt wird.Fuel injection valve according to claim 5, characterized in that the valve member ( 114 ) of the control valve ( 70 ) is moved by an electric actuator. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Aktor ein Piezo-Aktor ist.Fuel injection valve according to claim 5, characterized characterized in that the electrical actuator is a piezoelectric actuator. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (114) in einer ersten Schaltstellung mit einem ersten Ventilsitz (118) und in einer zweiten Schaltstellung mit einem zweiten Ventilsitz (120) zusammenwirkt, wobei die Schaltkammer (116) in der ersten Schaltstellung gegen einen Niederdruckanschluß (28) abgedichtet ist und in der zweiten Schaltstellung mit dem Niederdruckanschluß (28) verbunden ist.Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve member ( 114 ) in a first switching position with a first valve seat ( 118 ) and in a second switching position with a second valve seat ( 120 ), wherein the switching chamber ( 116 ) in the first switching position against a low-pressure connection ( 28 ) is sealed and in the second switching position with the low-pressure connection ( 28 ) connected is. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (114) bei seiner Anlage am zweiten Ventilsitz (120) die erste Ablaufdrossel (68) verschließt, während die zweite Ablaufdrossel (112) geöffnet ist.Fuel injection valve according to one of claims 2 to 7, characterized in that the valve member ( 114 ) at its attachment to the second valve seat ( 120 ) the first outlet throttle ( 68 ), while the second outlet throttle ( 112 ) is open. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Ventilglied (114) in eine Mittelstellung bringen lässt, so dass das Ventilglied (114) weder am ersten Ventilsitz (118) noch am zweiten Ventilsitz (120) anliegt.Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve member ( 114 ) in a middle position, so that the valve member ( 114 ) at the first valve seat ( 118 ) still at the second valve seat ( 120 ) is present. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Niederdruckanschluß (28) stets ein gegenüber dem Einspritzdruck deutlich niedrigerer Druck herrscht, vorzugsweise Atmosphärendruck.Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that in the low-pressure connection ( 28 ) always has a relation to the injection pressure significantly lower pressure, preferably atmospheric pressure. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Düsennadel (40) in einer Schließposition an einem am brennraumseitigen Ende des Gehäuses angeordneten ersten Dichtfläche (44) in Anlage kommt und durch eine Längsbewegung in einer Öffnungsrichtung mindestens ein im Gehäuse (34) vorhandenes Spritzloch (48) aufsteuert, dass die innere Düsennadel (62) an einer zweiten Dichtfläche (80) in einer Schließposition anliegt und durch eine Längsbewegung in einer Öffnungsrichtung Einspritzöffnungen (90) aufsteuert, die in der inneren Düsennadel (62) angeordnet sind, wobei das mindestens eine Spritzloch (48) und die Einspritzöffnungen (90) in aufgesteuertem Zustand der Düsennadeln (40, 62) Kraftstoff in den Brennraum (26) der Brennkraftmaschine einspritzen.Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the outer nozzle needle ( 40 ) in a closed position at a combustion chamber-side end of the housing arranged first sealing surface ( 44 ) comes into abutment and by a longitudinal movement in an opening direction at least one in the housing ( 34 ) existing injection hole ( 48 ) controls that the inner nozzle needle ( 62 ) on a second sealing surface ( 80 ) abuts in a closed position and by longitudinal movement in an opening direction injection openings ( 90 ) in the inner nozzle needle ( 62 ), wherein the at least one injection hole ( 48 ) and the injection openings ( 90 ) in the controlled state of the nozzle needles ( 40 . 62 ) Fuel into the combustion chamber ( 26 ) inject the internal combustion engine. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerraum (56)in axialer Richtung zum Einen von dem Gehäuse (36) und zum Anderen von einer Stirnfläche (60) der äußeren Düsennadel (40) begrenzt wird.Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the first control chamber ( 56 ) in the axial direction to the one of the housing ( 36 ) and on the other hand from an end face ( 60 ) of the outer nozzle needle ( 40 ) is limited. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerraum (56) in radialer Richtung von einer die äußere Düsennadel (40) dichtend umgebenden ersten Hülse (54) begrenzt wird, und dass die erste Hülse (54) durch eine erste Spannfeder (42), welche sich einenends gegen die äußere Düsennadel (40) und anderenends gegen die erste Hülse (54) abstützt, gegen das Gehäuse (36) gepresst wird.Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the first control chamber ( 56 ) in the radial direction of a the outer nozzle needle ( 40 ) sealingly surrounding first sleeve ( 54 ), and that the first sleeve ( 54 ) by a first tension spring ( 42 ), which at one end against the outer nozzle needle ( 40 ) and at the other end against the first sleeve ( 54 ), against the housing ( 36 ) is pressed. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuerraum (100) in axialer Richtung zum Einen von dem Gehäuse (36) und zum Anderen von einem Absatz (98) der äußeren Düsennadel (40) begrenzt wird.Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the second control chamber ( 100 ) in the axial direction to the one of the housing ( 36 ) and on the other hand by a paragraph ( 98 ) of the outer nozzle needle ( 40 ) is limited. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuerraum (100) in radialer Richtung von einer die innere Düsennadel (62) dichtend umgebenden zweiten Hülse (102) begrenzt wird, und dass die zweite Hülse (102) durch eine zweite Spannfeder (104), welche sich einenends gegen die innere Düsennadel (62) und anderenends gegen die zweite Hülse (102) abstützt, gegen das Gehäuse (36) gepresst wird.Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the second control chamber ( 100 ) in the radial direction of an inner nozzle needle ( 62 ) sealingly surrounding second sleeve ( 102 ), and that the second sleeve ( 102 ) by a second tension spring ( 104 ), which at one end against the inner nozzle needle ( 62 ) and at the other end against the second sleeve ( 102 ), against the housing ( 36 ) is pressed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1630409A1 (en) * 2004-08-25 2006-03-01 Siemens Aktiengesellschaft Servo valve and injection valve
EP1632676A1 (en) * 2004-09-02 2006-03-08 Siemens Aktiengesellschaft Fuel injection valve wth an injector having two needles controlled by a servo valve unit

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