DE10312738A1 - Einspritzventil mit hydraulisch betätigter Nadel und Hohlnadel und Verfahren zum Steuern einer Einspritzung - Google Patents

Einspritzventil mit hydraulisch betätigter Nadel und Hohlnadel und Verfahren zum Steuern einer Einspritzung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Einspritzung und ein Einspritzventil mit einer Hohlnadel und einer darin geführten Nadel, die zwei verschiedenen Dichtsitzen in einem Düsenkörper zugeordnet sind. Die Hohlnadel und die Nadel sind durch einen Kraftstoffraum zu den Dichtsitzen geführt. Der Kraftstoffraum steht über eine Kraftstoffbohrung mit einem Kraftstoffspeicher in Verbindung. Zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtsitz sind erste Einspritzlöcher und in Strömungsrichtung nach dem zweiten Dichtsitz sind zweite Einspritzlöcher in dem Düsenkörper angeordnet. Die Hohlnadel ist am oberen Ende mit einem Hohlzylinder verbunden, der einen ersten Steuerraum dichtend begrenzt. Der erste Steuerraum wird ebenfalls von einem Kolben begrenzt, der mit dem Ende der Nadel verbunden ist. Zudem begrenzt der Kolben einen zweiten Steuerraum, der über eine Ablaufdrossel und ein steuerbares Ventil mit einem Ablaufkanal verbindbar ist. Der erste und der zweite Steuerraum sind über eine Leitung miteinander verbunden. Zudem ist der erste Steuerraum an eine Kraftstoffbohrung angeschlossen, die ebenfalls den Kraftstoffraum mit Kraftstoff versorgt. Abhängig von der Ansteuerung des Ventils wird Kraftstoff vom Kraftstoffraum nur über die ersten Einspritzlöcher oder über die ersten und zweiten Einspritzlöcher abgegeben. Das beschriebene Einspritzventil ermöglicht einen zweistufigen Einspritzvorgang, wobei die Steuerung mit Hilfe eines einzigen Ventils und mit Hilfe von ...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil mit einem Ventilkörper mit einer Nadel und einer Hohlnadel und ein Verfahren zum Steuern einer Einspritzung.
  • Bei modernen Einspritzanlagen, insbesondere bei modernen Dieseleinspritzanlagen ist es wünschenswert, wenn eine möglichst kleine Voreinspritzmenge reproduzierbar eingespritzt werden kann und zudem eine Haupteinspritzmenge innerhalb einer möglichst kurzen Zeitspanne eingespritzt werden kann.
  • Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Ausführungsformen von Einspritzventilen bekannt, bei denen eine zweigeteilte Einspritzung von Kraftstoff in Form einer Voreinspritzmenge und einer Haupteinspritzmenge möglich ist.
  • Beispielsweise ist aus DE 4 115 457 eine Registerdüse mit Hohlnadel bekannt. Die Registerdüse weist eine Hohlnadel auf, in der eine Nadel geführt ist. Die Spitze der Hohlnadel ist einem ersten Dichtsitz und die Spitze der Nadel einem zweiten Dichtsitz zugeordnet. Die Hohlnadel ist beweglich in einem Düsenkörper geführt. Die Nadel ist beweglich in der Hohlnadel geführt. Die Hohlnadel und die Nadel werden über verschiedene Federelemente in Richtung auf die zugeordneten Dichtsitze vorgespannt. Ein Endbereich der Hohlnadel ist in einem Kraftstoffraum angeordnet und weist Druckflächen auf, die ein Abheben der Hohlnadel vom Dichtsitz bei anliegendem Kraftstoffdruck bewirken. Der Kraftstoffraum ist über eine Leitung mit einer Kraftstoffpumpe verbindbar. Im geschlossenen Zustand wird der Kraftstoffraum über die Hohlnadel von einer Reihe erster Einspritzlöcher und über die Ventilnadel von einer Reihe zweiter Einspritzlöcher getrennt. Die Ventilnadel ragt über einen Endabschnitt der Hohlnadel hinaus und weist einen ringförmig umlaufenden Anschlag auf, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Zylinderbohrung der Hohlnadel, in der die Nadel geführt ist. Wird nun über die Zuleitung Kraftstoff mit hohem Druck in den Kraftstoffraum gepumpt, so hebt der Kraftstoffdruck die Hohlnadel von dem ersten Dichtsitz ab. Dadurch wird eine erste Einspritzung über die ersten Einspritzlöcher abgegeben. Sinkt der Kraftstoffdruck wieder, so wird die Hohlnadel durch das zugeordnete Federelement wieder auf den ersten Dichtsitz gedrückt. Wird jedoch ein sehr hoher Kraftstoffdruck im Kraftstoffraum erzeugt, so wird die Hohlnadel mehr als einen festgelegten Hub vom ersten Dichtsitz abgehoben und gelangt an dem Anschlagring der Nadel zur Anlage und hebt die Nadel vom zugeordneten zweiten Dichtsitz zusätzlich ab. Damit besteht eine hydraulische Verbindung zwischen dem Kraftstoffraum und den ersten und den zweiten Einspritzlöchern. Somit wird in dieser Position über beide Reihen von Einspritzlöchern Kraftstoff in einen zugeordneten Brennraum abgegeben.
  • Aus DE 2 710 138 ist ein Einspritzventil mit einer Einspritznadel und einer verschiebbaren Hohlnadel bekannt. Die Einspritznadel und die Hohlnadel werden über zugeordnete- Federelemente auf zugeordnete Dichtsitze vorgespannt. Die Hohlnadel ist in einem Kraftstoffraum und die Einspritznadel in der Hohlnadel axial verschiebbar geführt. Die Hohlnadel weist eine Druckfläche auf, die im Einspritzraum angeordnet ist und bei einem hohen Kraftstoffdruck zu einem Abheben der Hohlnadel von dem zugeordneten Dichtsitz führt. Die Hohlnadel weist eine Bohrung auf, die den Kraftstoffraum mit einem zweiten Kraftstoffraum verbindet, der zwischen der Hohlnadel und der Einspritznadel ausgebildet ist. Die Einspritznadel weist zweite Druckflächen auf, die im zweiten Kraftstoffraum angeordnet sind und bei einem festgelegten Kraftstoffdruck dazu führen, dass die Einspritznadel von dem zugeordneten Dichtsitz abhebt. Wird nun über eine Zuleitung Kraftstoff zu dem Kraftstoffraum und über die Bohrung zu dem zweiten Kraftstoffraum geführt, so hebt zunächst bei einem geringen Kraft stoffdruck die Düsennadel von dem zugeordneten Dichtsitz ab. Dadurch wird eine hydraulische Verbindung zwischen dem zweiten Kraftstoffraum und einem ersten Einspritzloch geöffnet. Somit wird Kraftstoff über das erste Einspritzloch in einen zugeordneten Brennraum abgegeben. Wird nun der Kraftstoffdruck weiter erhöht, so wird auch die Hohlnadel von dem zugeordneten Dichtsitz abgehoben, so dass zusätzlich zum ersten Einspritzloch über das zweite Einspritzloch Kraftstoff von dem Einspritzventil abgegeben wird.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes hydraulisch betätigtes Einspritzventil bereitzustellen.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Einspritzventil gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Ein Vorteil des unten genannten Verfahrens und Vorrichtung besteht darin, dass sowohl die Nadel als auch die Hohlnadel im Wesentlichen nur über hydraulische Drücke bewegt werden. Dies bietet den Vorteil, dass das Einspritzventil auch für Kraftstoffspeichersysteme (Common Rail) eingesetzt werden kann. In Abhängigkeit von der Drucksteuerung in der ersten und in der zweiten Steuerkammer werden entweder nur die Hohlnadel oder die Hohlnadel und die Nadel von dem bzw. den zugeordneten Dichtsitzen abgehoben, so dass eine Einspritzung entweder nur über ein oder ein zweites Einspritzloch erfolgt. Auf diese Weise kann eine möglichst kleine Voreinspritzmenge über das erste Einspritzloch reproduzierbar abgegeben werden. Zudem kann eine Haupteinspritzmenge über das erste und das zweite Einspritzloch in möglichst kurzer Zeitspanne eingespritzt werden. Wird nun die Hohlnadel wieder auf den Dichtsitz gedrückt, so bricht die Einspritzung sowohl über das erste als auch über das zweite Einspritzloch abrupt ab. Mit dem Einspritzventil ist zum einen ein langsamer Anstieg der Einspritzmenge für die Voreinspritzung und zum anderen eine abrupte Beendigung der Einspritzung möglich.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Einspritzlöcher an einen Einspritzkanal angeschlossen, wobei zwischen dem Kraftstoffraum und dem ersten Einspritzloch um den Einspritzkanal ein erster Dichtsitz für die Hohlnadel und zwischen dem ersten Einspritzloch und dem zweiten Einspritzloch um den Einspritzkanal ein zweiter Dichtsitz für die Nadel angeordnet sind. Durch die Einmündung der Einspritzlöcher in den Einspritzkanal zwischen den Dichtsitzen wird eine sichere und zuverlässige Abdichtung der Dichtsitze ermöglicht. Weiterhin werden die Konturen der Einspritzlöcher und deren Rundungen nicht durch das Aufschlagen der Hohlnadel bzw. der Nadel auf den entsprechenden Dichtsitz abgenutzt. Somit wird die Form der Einspritzlöcher auch bei einer langen Betriebsdauer unverändert beibehalten.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein Ende der Hohlnadel mit einem Hohlkolben verbunden, der dichtend im Ventilkörper geführt ist. Der Hohlkolben begrenzt eine erste Steuerkammer. Die Nadel ist über den Hohlkolben hinaus bis zu einem Kolben geführt, der zum einen die erste Steuerkammer und zum anderen eine zweite Steuerkammer begrenzt. Die erste Steuerkammer ist über eine Zulaufdrossel mit einer Zuleitung verbunden. Die erste Steuerkammer und die zweite Steuerkammer sind über eine zweite Zuleitung miteinander verbunden. Die zweite Steuerkammer ist über ein Ventil an einen Ablauf angeschlossen. Mit Hilfe dieser Ausführungsform können die Hohlnadel und die Nadel hydraulisch über ein einziges Ventil gesteuert werden. Somit stellt diese Ausführungsform eine einfache und kostengünstige Realisierung der gewünschten Funktionalität dar.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Kolben auf der zweiten Fläche, die der ersten Steuerkammer zugeordnet ist, eine erhöhte Fläche als Hubanschlag für den Hub kolben auf. Auf diese Weise wird vermieden, dass bei Anlage des Hohlkolbens an dem Kolben der Hohlkolben am Kolben kleben bleibt oder der Durchfluss von der Zuleitung zur zweiten Steuerkammer erheblich reduziert wird. Durch den Hubanschlag ist gewährleistet, dass auch bei Anlage des Hohlkolbens am Kolben ein ausreichend großer Verbindungsquerschnitt in der ersten Steuerkammer verbleibt, um Kraftstoff von der Zuleitung zur zweiten Steuerkammer zu führen. Zudem wird auch bei Anlage des Hohlkolbens am Hubkolben eine Druckfläche am Hohlkolben freigehalten, an der Kraftstoffdruck anliegt. Damit ist ein schnelles Schließen der Hohlnadel durch ein Schließen des Ventils und durch die dadurch bewirkte abrupte Druckerhöhung in der ersten Steuerkammer möglich.
  • Das Verfahren weist den Vorteil auf, dass ein Einspritzventil mit einer Nadel und einer Hohlnadel durch die Beaufschlagung mit unterschiedlichen Drücken betätigt wird. Vorzugsweise wird zur Beaufschlagung der Hohlnadel und der Nadel ein einziges Ventil verwendet, das einen Ablauf steuert, der mit einer zweiten Steuerkammer und über eine zweite Zuleitung mit einer ersten Steuerkammer in Verbindung steht. Die zweite Steuerkammer wird von dem Kolben der Nadel und die erste Steuerkammer sowohl von dem Kolben der Nadel als auch von dem Hohlkolben der Hohlnadel begrenzt. Diese Ausführungsform kann durch eine einfache Betätigung eines einzigen Ventils eine abgestufte Einspritzung über ein erstes bzw. ein erstes und ein zweites Einspritzloch mit Hilfe der Hohlnadel und der Nadel ausgeführt werden.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figur näher erläutert.
  • Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnittes durch ein Einspritzventil 1. Das Einspritzventil 1 weist einen Ventilkörper 2 und einen Düsenkörper 3 auf. Der Düsenkörper 3 ist über eine Spannmutter am Ventilkörper 2 gehaltert. Der Ventilkörper 2 weist eine Gehäusebohrung 4 auf, die zylinderförmig ausgebildet ist. Die Gehäusebohrung 4 geht über eine Führungsbohrung 5 in einen Kraftstoffraum 6 des Düsenkörpers 3 über. Der Kraftstoffraum 6 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und weist einen Einspritzkanal 7 in Form einer konischen Bohrung in einer Düsenspitze 8 auf. Gegenüberliegend zum Kraftstoffraum 6 ist im Ventilkörper 2 eine Ablaufdrossel 9 angeordnet, die einen Ablaufkanal 10 mit der mittleren Bohrung 4 verbindet. Zwischen der Ablaufdrossel 9 und dem Ablaufkanal 10 ist ein Ventil 11 angeordnet. Das Ventil 11 weist ein Schließglied 12 auf, das einem Dichtsitz 13 zugeordnet ist, der am Ausgang der Ablaufdrossel 9 ausgebildet ist. Das Schließglied 12 ist mit einem Aktor 14 verbunden, der beispielsweise in Form eines piezoelektrischen Aktors ausgebildet ist und je nach Bestromung des piezoelektrischen Aktors das Schließglied 12 vom Dichtsitz 13 abhebt oder auf den Dichtsitz 13 drückt.
  • In die konische Bohrung des Einspritzkanals 7 ist ein erster Dichtsitz 15 eingebracht, der im Wesentlichen als konische Ringfläche ausgebildet ist. Weiterhin ist tiefer in dem Einspritzkanal 7 ein zweiter Dichtsitz 16 in die konische Bohrung eingebracht, der ebenfalls als konische Ringfläche ausgebildet ist. Der zweite Dichtsitz 16 ist zwischen dem ersten Dichtsitz 15 und dem Ende des Einspritzkanals 7 angeordnet. Zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtsitz 15, 16 sind erste Einspritzlöcher 17 in der Düsenspitze angeordnet. Weiterhin sind zweite Einspritzlöcher 18 zwischen dem zweiten Dichtsitz 16 und dem Ende des Einspritzkanals 7 in der Düsenspitze 8 ausgebildet.
  • Es ist eine Hohlnadel 19 im Ventilkörper 2 angeordnet, deren Spitze eine erste Dichtfläche 20 aufweist, die dem ersten Dichtsitz 15 zugeordnet ist. Die Hohlnadel 19 weist eine konische Druckfläche 33 auf, die im Kraftstoffraum 6 angeordnet ist. Die Druckfläche 33 bewirkt, dass der Druck im Kraftstoffraum 6 versucht, die Hohlnadel 19 vom ersten Dichtsitz 15 nach oben abzuheben. Die Hohlnadel 19 erstreckt sich aus gehend von der Düsenspitze 8 durch die Führungsbohrung 5 bis in die Gehäusebohrung 4, in der die Hohlnadel 19 in einen Hohlkolben 21 übergeht. Der Außendurchmesser der Hohlnadel 19 ist kleiner als der Außendurchmesser des Hohlkolbens 21. Der Hohlkolben 21 ist im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet und dichtend in der Bohrung 4 geführt. Die Hohlnadel 19 ist in der Führungsbohrung 5 dichtend geführt und dichtet den Kraftstoffraum 6 gegenüber einem Leckageraum 22 ab, der zwischen der Führungsbohrung 5 und dem Hohlkolben 21 im unteren Bereich der Gehäusebohrung 4 ausgebildet ist. Der Leckageraum 22 steht über eine Leckagebohrung 23 mit einem Kraftstoffsammelraum in Verbindung. Der Hohlkolben 21 dichtet den Leckageraum 22 gegenüber einem ersten Steuerraum 24 ab, der in einem mittleren Bereich der Gehäusebohrung 4 ausgebildet ist. Der erste Steuerraum 24 wird nach oben von einem Kolben 25 begrenzt, der ebenfalls dichtend in der Gehäusebohrung 4 oberhalb des Hohlkolbens 21 geführt ist. Der Kolben 25 ist an ein oberes Ende einer Nadel 26 befestigt. Die Nadel 26 ist ausgehend vom Kolben 25 durch den ersten Steuerraum 24, durch die Bohrung des Hohlkolbens 21 bis zu dem zweiten Dichtsitz 16 geführt. Die Nadel 26 ist dichtend und axial beweglich in der Hohlnadel 19 geführt. An der Spitze der Nadel 26 ist eine zweite Dichtfläche 27 ausgebildet, die dem zweiten Dichtsitz 16 zugeordnet ist. Oberhalb des Kolbens 25 ist in der Gehäusebohrung 4 ein zweiter Steuerraum 28 ausgebildet, der an die. Ablaufdrossel 9 angeschlossen ist. Der erste und der zweite Steuerraum 24, 28 sind über eine Leitung 29, die im Ventilkörper 2 ausgebildet ist, miteinander verbunden.
  • Der Aktor 14 ist im oberen Bereich des Ventilkörpers 2 mit einem oberen Ende befestigt. Durch eine Auslenkung oder Verkürzung des Aktors 14 wird das Schließglied 12 vom Dichtsitz 13 abgehoben oder auf den Dichtsitz 13 gedrückt.
  • Im Ventilkörper 2 ist eine Kraftstoffbohrung 30 eingebracht, die über eine erste Zuleitung 31 an den ersten Steuerraum 24 und über eine zweite Zuleitung 32 an den Kraftstoffraum 6 angeschlossen ist.
  • Die Kraftstoffbohrung 30 dient zum Anschluss an einen Hochdruckspeicher, der Kraftstoff mit einem hohen, aber variablen Druck bereithält.
  • Im Folgenden wird die Funktionsweise des Einspritzventils näher erläutert. Ist der Aktor 14 in der Weise bestromt, dass die Ablaufdrossel 9 verschlossen ist, so herrscht im ersten Steuerraum 24, im zweiten Steuerraum 28 und im Kraftstoffraum 6 der gleiche Kraftstoffdruck. Die Hohlnadel 19 und die Nadel 26 sind auf den ersten bzw. auf den zweiten Dichtsitz 15, 16 vorgespannt. Es besteht keine hydraulische Verbindung zwischen dem Kraftstoffraum 6 und den ersten oder zweiten Einspritzlöchern 17, 18. In dieser Position kann keine Einspritzung erfolgen.
  • Wird nun der Aktor 14 in der Weise bestromt, dass der Aktor 14 das Schließglied 12 vom Dichtsitz 13 abhebt, so ist die Ablaufdrossel 9 geöffnet. Folglich fließt Kraftstoff aus dem zweiten Steuerraum 28 über die Ablaufdrossel 9 zum Ablaufkanal 10 ab. Der Ablaufkanal 10 steht mit einem Sammelraum in Verbindung. Der Kraftstoff, der sich im Sammelraum befindet, wird einer Hochdruckpumpe zugeführt, die den Kraftstoff verdichtet und in den Kraftstoffspeicher pumpt. Da der zweite Steuerraum 28 über die Leitung 29 mit dem ersten Steuerraum 24 verbunden ist, sinkt auch der Kraftstoffdruck im ersten Steuerraum 24. Der Querschnitt der Ablaufdrossel 9 ist größer als der Querschnitt der ersten Zuleitung 31, die eine Zulaufdrossel darstellt. Somit fließt weniger Kraftstoff über die erste Zuleitung 31 in den ersten Steuerraum 24 als über die Ablaufdrossel 9 abfließt.
  • Solange das Ventil 11 geschlossen ist, wird die Hohlnadel 19 über den Druck im ersten Steuerraum 24, der auf eine Druckfläche des Hohlkolbens 21 wirkt, in Richtung auf den ersten Dichtsitz 15 vorgespannt. Da die Druckfläche des Hohlkolbens 21, die an den ersten Steuerraum 24 angrenzt, größer ist als die Druckfläche 33, ist bei geschlossenem Ventil 11 die Hohlnadel 19 auf den ersten Dichtsitz 15 vorgespannt. Sinkt jedoch nun der Druck im ersten Steuerraum 24 durch das Öffnen des Ventils 11, wobei der Druck im Kraftstoffraum 6 unverändert hoch bleibt, so wird die Hohlnadel 19 vom ersten Dichtsitz 15 über den Druck auf die Druckfläche 33 abgehoben. Als Folge davon fließt Kraftstoff aus dem Kraftstoffraum 6 vorbei am ersten Dichtsitz 15 in die ersten Einspritzlöcher 17. Somit wird eine Voreinspritzung ausgelöst. Die Nadel 26 bleibt auf den zweiten Dichtsitz vorgespannt, da im ersten und zweiten Steuerraum 24, 28 ein annähernd gleich großer Druck herrscht und eine erste Fläche des Kolbens 25, die an den zweiten Steuerraum 28 angrenzt, größer ist als eine zweite Fläche des Kolbens 25, die an den ersten Steuerraum 24 angrenzt. Der Druck im ersten Steuerraum 24 versucht, die Nadel 26 vom zweiten Dichtsitz 16 abzuheben. Der Druck im zweiten Steuerraum 28 versucht, die Nadel 26 auf den zweiten Dichtsitz 16 zu pressen. Da die erste Fläche größer als die zweite Fläche ist, wird bei annähernd gleichem Druck im ersten und im zweiten Steuerraum 24, 28 die Nadel 26 auf den zweiten Dichtsitz 16 gedrückt. Damit besteht keine hydraulische Verbindung zwischen dem Kraftstoffraum 6 und den zweiten Einspritzlöchern 18. Über die zweite Zuleitung 32 wird ausreichend Kraftstoff nachgeführt, so dass der Druck im Kraftstoffraum 6 während eines Einspritzvorganges nahezu nicht sinkt.
  • Der Hubkolben 21 wird in dieser Schaltposition immer weiter nach oben bewegt, bis der Hubkolben 21 an einen Hubanschlag 34 der zweiten Fläche des Kolbens 25 zur Anlage kommt. Soll dies verhindert werden, so ist das Ventil 11 rechtzeitig wieder zu schließen, so dass der Druck im ersten Steuerraum 24 steigt und die Hohlnadel 19 und der Hohlkolben 21 wieder nach unten in Richtung auf den ersten Dichtsitz 15 bewegt werden.
  • Soll jedoch nach der Voreinspritzung eine Haupteinspritzung über die zweiten Einspritzlöcher 18 ausgelöst werden, so bleibt das Ventil 11 länger geöffnet, bis der Hohlkolben 21 an dem Hubanschlag 34 des Kolbens 25 zur Anlage kommt und den Kolben 25 mit nach oben schiebt. Dadurch wird die Nadel 26 vom zweiten Dichtsitz 16 abgehoben. Folglich besteht dann eine hydraulische Verbindung zwischen dem Kraftstoffraum 6 und den zweiten Einspritzlöchern 18. Somit wird sowohl über die ersten als auch über die zweiten Einspritzlöcher 17, 18 Kraftstoff vom Einspritzventil 1 in einen entsprechenden Brennraum abgegeben.
  • Soll die Einspritzung wieder beendet werden, so wird das Ventil 11 durch eine entsprechende Bestromung des Aktors 14 geschlossen. Daraufhin steigt der Druck im ersten und im zweiten Steuerraum 24, 28. In dieser Position ist die Nadel 26 mit dem Kolben 25 annähernd druckausgeglichen, so dass nahezu keine Bewegung der Nadel 26 erfolgt. Im Gegensatz dazu wirkt auf den Hohlkolben 21 und die Hohlnadel 19 ein größerer Druck in Richtung auf den ersten Dichtsitz 15.
  • Da der Druck im ersten Steuerraum 24 steigt und die Druckfläche, mit der der Hohlkolben 21 an den ersten Steuerraum 24 angrenzt, größer ist als die Druckfläche 33, wird der Hohlkolben 21 und die Hohlnadel 19 nach unten in Richtung auf den ersten Dichtsitz 15 gedrückt. Durch das Aufsetzen der ersten Dichtfläche 20 der Hohlnadel 19 auf den ersten Dichtsitz 15 wird die hydraulische Verbindung zwischen dem Kraftstoffraum 6 und den ersten und den zweiten Einspritzlöchern 17, 18 unterbrochen. Sitzt nun die Hohlnadel 19 mit der ersten Dichtfläche 20 auf dem ersten Dichtsitz 15 auf, so sinkt der Druck, der auf die Spitze der Nadel 26 einwirkt, so dass auch die Nadel 26 durch den Druck im zweiten Steuerraum 28 mit der zweiten Dichtfläche 27 auf den zweiten Dichtsitz 16 gedrückt wird. Damit wird eine schnelle Beendigung der Einspritzung sowohl der Einspritzung über die ersten als auch über die zweiten Einspritzlöcher 17, 18 erreicht. Durch das beschrie bene Einspritzventil wird ein langsamer Anstieg der Einspritzmenge mit einem schnellen Absteuern kombiniert.
  • In einer weiteren, technisch aufwändigeren Ausführungsform sind der erste und der zweite Steuerraum 24, 28 über zwei unabhängig voneinander betätigbare Ventile mit entsprechenden zwei Ablaufdrosseln mit einem Ablaufkanal 10 verbunden. In dieser Ausführungsform ist sowohl der erste Steuerraum 24 als auch der zweite Steuerraum 28 über entsprechende Zuleitungen, d.h. Zulaufdrosseln, mit der Kraftstoffbohrung 30 verbunden. Auch mit dieser Ausführungsform kann eine entsprechende Steuerung der Drücke im ersten und im zweiten Steuerraum 24, 28 erreicht werden, dass die beschriebene Funktionalität erhalten wird. Zur Einstellung der unterschiedlichen Drücke im ersten und im zweiten Steuerraum 24, 28 werden die Ventile entsprechend geschaltet. In dieser Ausführungsform ist keine Leitung 29 zwischen dem ersten und dem zweiten Steuerraum 24, 28 angeordnet.

Claims (5)

  1. Einspritzventil (1) mit einem Ventilkörper (2), mit einer Nadel (26) und einer Hohlnadel (19), wobei die Nadel (26) in der Hohlnadel (19) beweglich geführt ist, wobei die Hohlnadel (19) in dem Ventilkörper (2) beweglich geführt ist, wobei im Ventilkörper (2) ein Kraftstoffraum (6) ausgebildet ist; wobei der Kraftstoffraum (6) an eine Zuleitung (30, 31) für Kraftstoff und an ein erstes und ein zweites Einspritzloch (17, 18) angeschlossen ist, wobei der Kraftstoffraum (6) mit einem Einspritzkanal (7) verbunden ist, wobei ein erster Dichtsitz (15) am Einspritzkanal (7) angeordnet ist, der in Fließrichtung vor dem ersten Einspritzloch (17) angeordnet ist, wobei ein zweiter Dichtsitz (16) am Einspritzkanal (7) angeordnet ist, der in Fließrichtung vor dem zweiten Einspritzloch (18) angeordnet ist, wobei die Hohlnadel (19) mit einer ersten Dichtfläche (20) dem ersten Dichtsitz (15) zugeordnet ist, wobei die Nadel (26) mit einer zweiten Dichtfläche (27) dem zweiten Dichtsitz (16) zugeordnet ist, wobei die Hohlnadel (19) eine Druckfläche (33) aufweist, die im Kraftstoffraum (6) angeordnet ist, wobei die Druckfläche (33) eine Verjüngung des Querschnitts der Hohlnadel (19) in Richtung auf den ersten Dichtsitz (15) darstellt, wobei die Hohlnadel (19) in Wirkverbindung mit einer ersten Steuerkammer (24) und die Nadel (26) in Wirkverbindung mit einer zweiten Steuerkammer (28) stehen, die Hohlnadel (19) ab einem festgelegten Hub über Betätigungsmittel die Nadel (26) von dem zweiten Dichtsitz (16) abhebbar ist, die erste und zweite Steuerkammer (24, 28) mit der Zuleitung für Kraftstoff (30, 31) verbunden sind, die erste und die zweite Steuerkammer (24, 28) über mindestens ein Ventil (11) mit einem Ablauf (10) verbindbar sind, und durch die Einstellung des jeweiligen Drucks in der ersten und der zweiten Steuerkammer (24, 28) die Hohlnadel (19) von dem ersten Dichtsitz (15) und ab einem festgelegten Hub die Nadel (26) von dem zweiten Dichtsitz (16) abhebbar sind, so dass eine Einspritzung über das erste Einspritzloch (17) oder über das erste und das zweite Einspritzloch (17, 18) möglich ist.
  2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der Hohlnadel (19), das gegenüberliegend zur ersten Dichtfläche (20) angeordnet ist, mit einem Hohlkolben (21) verbunden ist, dass der Hohlkolben (21) dichtend im Ventilkörper (2) geführt ist, dass der Hohlkolben (21) die erste Steuerkammer (24) begrenzt, die über eine Zulaufdrossel (31) mit der Zuleitung (30) in Verbindung steht, dass die erste Steuerkammer (24) über eine zweite Leitung (29) mit der zweiten Steuerkammer (28) verbunden ist, dass die zweite Steuerkammer (28) über eine Ablaufdrossel (9) und das Ventil (11) mit dem Ablauf (10) verbindbar ist, dass die Nadel (26) über den Hohlkolben (21) hinaus geführt ist, dass das Ende der Nadel (26) mit einem Kolben (25) verbunden ist, dass der Kolben (25) im Ventilkörper (2) dichtend geführt ist, dass eine erste Fläche des Kolbens (25) an die erste Steuerkammer (24) und eine zweite Fläche des Kolbens (25) an die zweite Steuerkammer (28) angrenzt, und dass der Querschnitt der Ablaufdrossel (9) größer als der Querschnitt der Zulaufdrossel (31) ist.
  3. Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (25) auf der ersten Fläche eine erhöhte Fläche als Hubanschlag (34) für den Hohlkolben (21) aufweist.
  4. Verfahren zum Steuern der Einspritzung eines Einspritzventils mit einer Nadel (26), die in einer Hohlnadel (21) geführt ist, wobei die Enden der Nadel (26) und der Hohlnadel (21) unterschiedlichen Dichtsitzen (15, 16) zugeordnet sind, wobei die Dichtsitze (15, 16) in Fließrichtung zwischen einem Kraftstoffraum (6) und einem ersten bzw. einem zweiten Einspritzloch (17, 18) angeordnet sind, wobei – die Nadel (26) in Wirkverbindung mit einem zweiten Steuerraum (28) steht, – die Hohlnadel (19) in Wirkverbindung mit einem ersten Steuerraum (24) steht, – der erste und zweite Steuerraum (24, 28) mit einem Kraftstoffzulauf (30) verbunden sind, dass wenigstens ein Ventil (11) vorgesehen ist, mit dem der Druck in der ersten und zweiten Steuerkammer (24, 28) einstellbar ist, – die Hohlnadel (19) eine Druckfläche (33) im Kraftstoffraum (6) aufweist, dass Druck, der auf die Druckfläche wirkt, die Hohlnadel (19) vom zugeordneten Dichtsitz (15) abheben will, – durch Betätigung des Ventils (11) die Nadel (26) und die Hohlnadel (19) mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt werden, so dass das erste Einspritzloch (17) unabhängig vom zweiten Einspritzloch (18) geöffnet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzventil gemäß Anspruch 2 ausgebildet ist und dass eine abgestufte Einspritzung mit einer geringen Voreinspritzmenge und einer großen Haupteinspritzmenge über die Betätigung des Ventils erfolgt.
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