Technisches
Gebiettechnical
area
Zur
Versorgung von Brennräumen
selbstzündender
Verbrennungskraftmaschinen können
sowohl druckgesteuerte als auch hubgesteuerte Einspritzsysteme eingesetzt
werden. Als Kraftstoffeinspritzsysteme kommen neben Pumpe-Düse-Einheiten,
Pumpe-Leitung-Düseeinheiten
auch Speichereinspritzsysteme (Common Rail) zum Einsatz. Speichereinspritzsysteme
zum Beispiel ermöglichen
in vorteilhafter Weise, den Einspritzdruckeinlass und die Drehzahl
der Verbrennungskraftmaschine anzupassen. Zur Erzielung hoher spezifischer
Leistungen und zur Reduktion der Emissionen ist generell ein möglichst
hoher Einspritzdruck erforderlich.to
Supply of combustion chambers
self-igniting
Internal combustion engines can
Both pressure-controlled and stroke-controlled injection systems are used
become. In addition to pump-injector units, the fuel injection systems
Pump-line-Düseeinheiten
memory injection systems (common rail) are also used. accumulator injection
for example enable
advantageously, the injection pressure inlet and the speed
adapt the internal combustion engine. To achieve high specific
Services and to reduce emissions is generally one possible
high injection pressure required.
Stand der
TechnikState of
technology
DE 102 29 417.8 bezieht
sich auf ein Speichereinspritzsystem mit Variodüse und Druckübersetzungseinrichtung. Über eine
Kraftstoffhochdruckquelle wird ein Kraftstoffinjektor mit Kraftstoff
versorgt. Zwischen einem Einspritzventil und der Kraftstoffhochdruckquelle
ist gemäß dieser
Lösung
ein Druckverstärker
angeordnet. Der Druckverstärker umfasst
einen Übersetzerkolben,
welcher einen an die Kraftstoffhochdruckquelle anschließbaren Druckraum
von einem einen Düsenraum
des Kraftstoffinjektors beaufschlagenden Hochdruckraum trennt. Das
Einspritzventil des Kraftstoffinjektors enthält eine Düsennadel, mit welcher einem
Brennraum zuweisende Einspritzöffnungen
freigebbar oder verschließbar
sind. Die Düsennadel
ist als koaxiales Einspritzventilglied, einem ersten Düsennadelteil
und einem weiteren, zweiten Düsennadelteil
umfassend aufgebaut. Die zweiteilig aufgebaute Düsennadel wird druckabhängig angesteuert
und verschließt
verschiedene Einspritzquerschnitte, die am brennraumseitigen Ende
des mehrteiligen Einspritzventilgliedes angeordnet sind, beziehungsweise
gibt diese Einspritzquerschnitte frei. Der Einsatz einer mehrteilig,
als koaxial Variodüse
ausgebildeten Einspritzventilgliedes zeichnet sich durch eine gute
Hochdruckfestigkeit aus. Um eine flexible Steuerung der beiden Nadeln des
mehrtei lig ausgebildeten Einspritzventilgliedes voneinander zu erreichen,
können
zwei Steuerräume ausgebildet
werden, die durch jeweils einen Aktor unabhängig voneinander gesteuert
werden können. Dies
ist jedoch mit dem Nachteil sehr aufwendiger Konstruktionen und
hoher Fertigungskosten verbunden. Abhilfe kann durch einen 3-stufig
ansteuerbaren Aktor erreicht werden, wobei in einer ersten Schaltstufe
des in drei Schaltstufen ansteuerbaren Aktors die erste Nadel des
mehrteiligen Einspritzventilgliedes aktiviert wird und in einer
zweiten, weiteren Schaltstufe die zweite Nadel des mehrteilig ausgebildeten
Einspritzventilgliedes aktiviert wird. Ein 3-stufig schaltbarer
Aktor ist jedoch ebenfalls sehr aufwendig und in der Serienfertigung
hinsichtlich der einzuhaltenden Toleranzen schwierig beherrschbar. DE 102 29 417.8 relates to a storage injection system with a vario nozzle and pressure booster. A fuel injector is supplied with fuel via a high-pressure fuel source. According to this solution, a pressure booster is arranged between an injection valve and the high-pressure fuel source. The pressure booster comprises a booster piston which separates a pressure chamber which can be connected to the high-pressure fuel source from a high-pressure chamber which acts on a nozzle chamber of the fuel injector. The injection valve of the fuel injector contains a nozzle needle with which injection openings facing a combustion chamber can be released or closed. The nozzle needle is constructed as a coaxial injection valve member, a first nozzle needle part and a further, second nozzle needle part. The nozzle needle, which is constructed in two parts, is controlled as a function of pressure and closes different injection cross sections, which are arranged at the end of the multi-part injection valve member on the combustion chamber side, or releases these injection cross sections. The use of a multi-part injection valve member designed as a coaxial vario nozzle is characterized by good high pressure resistance. In order to achieve flexible control of the two needles of the multi-part injection valve member from one another, two control spaces can be formed, which can be controlled independently of one another by an actuator. However, this is associated with the disadvantage of very complex constructions and high manufacturing costs. This can be remedied by a 3-stage actuable actuator, the first needle of the multi-part injection valve member being activated in a first switching stage of the actuator, which can be actuated in three switching stages, and the second needle of the multi-part injection valve member being activated in a second, further switching stage. However, a 3-stage switchable actuator is also very complex and difficult to control in series production with regard to the tolerances to be observed.
Darstellung
der Erfindungpresentation
the invention
Das
erfindungsgemäß vorgeschlagene
Steuerungsprinzip erlaubt die Umgehung der oben genannten Nachteile,
indem beide Nadelteile eines mehrteilig ausgebildeten Einspritzventilgliedes
gemeinsam über
ein 2-stufiges Ventil angesteuert werden. Dabei kann das zweistufige
Ventil als 2/2- beziehungsweise als 3/2-Mehrwegeventil ausgebildet sein.
Um die beiden Nadelteile des mehrteiligen Einspritzventilgliedes
unabhängig
voneinander ansteuern zu können,
wird das 2-stufige Ventil mehrfach angesteuert.The
proposed according to the invention
Control principle allows the disadvantages mentioned above to be avoided,
by both needle parts of a multi-part injection valve member
together about
a 2-stage valve can be controlled. This can be a two-stage process
Valve can be designed as a 2/2 or a 3/2-way valve.
Around the two needle parts of the multi-part injection valve member
independently
to be able to control each other
the 2-stage valve is activated several times.
Bei
der ersten Ansteuerung des 2-stufigen Ventils öffnet das erste Nadelteil des
mehrteilig ausgebildeten Einspritzventilgliedes, während das
zweite Nadelteil geschlossen bleibt. Wird bei geöffnet stehendem ersten Nadelteil
das 2-stufige Ventil erneut kurz geschlossen und wieder geöffnet, so öffnet zusätzlich zum
ersten Nadelteil auch das zweite Düsennadelteil. Das 2-stufige
Ventil wird nur so kurz geschlossen, dass während des Schließvorganges
des ersten Nadelteiles dieses nur teilweise schließt. Bleibt
das 2-stufig ausgebildete Ventil längere Zeit in seiner Schließstellung,
schließen
beide Nadelteile des mehrteilig ausgebildeten Einspritzventilgliedes und
die Einspritzung wird beendet. Stehen beide Nadelteile des mehrteilig
ausgebildeten Einspritzventilgliedes in ihrer geöffneten Position, so erfolgt
eine Einspritzung von Kraftstoff über einen großen Einspritzquerschnitt.
Sowohl dem ersten Nadelteil als auch dem zweiten Nadelteil sind
jeweils Einspritzöffnungen
zugeordnet, die nur durch das erste beziehungsweise nur durch das
zweite Nadelteil des mehrteilig ausgebildeten Einspritzventilgliedes
verschlossen beziehungsweise geöffnet
werden können.
Steht am Einspritzbeginn lediglich das erste Nadelteil des mehrteiligen
Einspritzventilgliedes in seiner geöffneten Stellung, so kann in
vorteilhafter Weise eine Booteinspritzung realisiert werden, das
heißt
eine erste Einspritzphase von Kraftstoff mit kleinerer Einspritzrate.
Steht während
der gesamten Einspritzung nur das erste Nadelteil in seiner geöffneten
Stellung, so kann in vorteilhafter Weise eine kleinere Kraftstoffmenge über einen
kleinen hydraulischen Düsendurchfluss
eingespritzt werden.at
The first actuation of the 2-stage valve opens the first needle part of the
multi-part injection valve member, while the
second needle part remains closed. Will be with the first needle part open
the 2-stage valve is briefly closed and opened again, so it opens in addition to
first needle part also the second nozzle needle part. The 2-stage
The valve is only closed for such a short time that during the closing process
of the first needle part only partially closes it. Remains
the 2-stage valve is in its closed position for a long time,
conclude
both needle parts of the multi-part injection valve member and
the injection is stopped. Both needle parts of the multi-part stand
trained injection valve member in its open position, so takes place
an injection of fuel over a large injection cross section.
Both the first needle part and the second needle part are
injection ports each
assigned only by the first or only by the
second needle part of the multi-part injection valve member
closed or opened
can be.
At the beginning of the injection there is only the first needle part of the multi-part
Injector member in its open position, so in
a boat injection can be realized advantageously
is called
a first injection phase of fuel with a lower injection rate.
Stands during
of the entire injection, only the first needle part in its open
Position, a smaller amount of fuel can advantageously over a
small hydraulic nozzle flow
be injected.
Der
mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Mehrfachansteuerverfahren betreibbare Kraftstoffinjektor ist in
vorteilhafter Weise so ausgebildet, dass ein Leckagepfad vorgesehen
ist, der während der
Einspritzpause zwischen den Einspritzungen auftretende Leckageströme zwischen
den Nadelteilen des mehrteilig ausgebildeten Einspritzventilgliedes
in den niederdruckseitigen Rücklauf
abführt.
Dies hat zur Folge, dass eine erhöhte Kohlenwasserstoffemission
durch Kraftstoffleckage zu den Einspritzöffnungen während der Einspritzpause vermieden
werden kann. Die Abführung
der Leckageströme
in einen niederdruckseitigen Rücklauf
erfolgt ohne großen
Zusatzaufwand und ist einfach in die Konstruktion des Kraftstoffinjektors
integrierbar.The fuel injector which can be operated with the multiple control method proposed according to the invention is advantageously designed in such a way that a leakage path is provided which discharges leakage flows between the needle parts of the multi-part injection valve member into the return on the low-pressure side during the injection break between the injections. This has the consequence that an increased hydrocarbon emis due to fuel leakage to the injection openings during the injection break can be avoided. The leakage flows are discharged into a return on the low pressure side without much additional effort and can be easily integrated into the design of the fuel injector.
Zeichnungdrawing
1 ist in schematischer Wiedergabe
der hydraulische Aufbau eines erfindungsgemäß konfigurierten Kraftstoffinjektors
zu entnehmen, 1 the hydraulic structure of a fuel injector configured according to the invention can be seen in a schematic representation,
2 zeigt eine Ausführungsvariante
eine erfindungsgemäß ausgebildeten
Kraftstoffinjektors und 2 shows an embodiment of a fuel injector designed according to the invention and
3 sind in schematischer
Wiedergabe die Druck- beziehungsweise Hubverläufe des 2-stufigen Schaltventiles,
des ersten Nadelteiles und des zweiten Nadelteiles des mehrteiligen
Einspritzventilgliedes, sowie der sich einstellende Kraftstoffdurchschlußquerschnitt
zu entnehmen, jeweils aufgetragen über die Zeit. 3 the pressure and stroke curves of the 2-stage switching valve, the first needle part and the second needle part of the multi-part injection valve member, as well as the fuel cross-section that is established, can be seen in a schematic representation, in each case plotted over time.
Ausführungsvariantenvariants
1 zeigt in schematischer
Wiedergabe den hydraulischen Aufbau eines erfindungsgemäß beschaffenen
Kraftstoffinjektors. 1 shows a schematic representation of the hydraulic structure of a fuel injector according to the invention.
Einem
Kraftstoffinjektor 4 strömt von einem Druckspeicher 1 (Common
Rail) über
eine Hochdruckleitung 2 Kraftstoff zu. Über einen von der Hochdruckleitung 2 abzweigenden
ersten Abzweig 2.1 wird ein erster Steuerraum 27 mit
unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt. Im ersten Abzweig 2.1 ist
ein Zulaufdrosselelement 3 aufgenommen. Über einen
mit der Hochdruckleitung 2 in Verbindung stehenden Düsenraumzulauf 2.2 wird
ein Düsenraum 5 des
Kraftstoffinjektors 4 ebenfalls mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff
beaufschlagt. Der Düsenraum 5 ist
im Injektorkörper
des Kraftstoffinjektors 4 derart angeordnet, dass dieser ein
mehrteiliges Einspritzventil 6 umschließt. Das mehrteilige Einspritzventilglied 6 umfasst
einen ersten, äußeren Nadelteil 7 sowie
einen zweiten, innenliegend angeordneten Nadelteil 8.A fuel injector 4 flows from an accumulator 1 (Common Rail) via a high pressure line 2 Fuel too. Via one of the high pressure line 2 branching first branch 2.1 becomes a first control room 27 pressurized with high pressure fuel. In the first branch 2.1 is an inlet throttle element 3 added. Via one with the high pressure line 2 related nozzle space inlet 2.2 becomes a nozzle room 5 of the fuel injector 4 also pressurized with fuel under high pressure. The nozzle room 5 is in the injector body of the fuel injector 4 arranged such that this is a multi-part injection valve 6 encloses. The multi-part injection valve member 6 comprises a first, outer needle part 7 and a second needle part arranged on the inside 8th ,
Am
ersten Nadelteil 7 ist im Bereich des Düsenraumes 5 eine Druckstufe 9 ausgebildet,
die als konische Fläche
ausgebildet sein kann. Vom Düsenraum 5 erstreckt
sich ein Ringspalt 10 durch einen Düsenkörper 11 des Kraftstoffinjektors 4 zum
Brennraum 12. Am brennraumseitigen Ende des Kraftstoffinjektors 4 sind
im Düsenkörper 11 ein
erster Nadelsitz 13 für
das erste Nadelteil 7 sowie ein zweiter Nadelsitz 14 für das zweite
Nadelteil 8 ausgeführt. Ferner
befinden sich am brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers 11 des Kraftstoffinjektors 4 gemäß der Darstellung
in 1 Einspritzöffnungen,
die als eine erste Lochreihe 15 und als eine zweite Lochreihe 16 ausgebildet
sind. Die Lochreihen 15, 16 sind konzentrisch
in Bezug zueinander angeordnet, wobei die erste Lochreihe 15 durch
das erste Nadelteil 7 freigeb- oder verschließbar ist
und die zweite Lochreihe 16 über das innenliegende zweite
Nadelteil 8 des mehrteiligen Einspritzventilgliedes 6 verschließ- oder
freigebbar ist.On the first part of the needle 7 is in the area of the nozzle area 5 a pressure stage 9 formed, which can be designed as a conical surface. From the nozzle room 5 an annular gap extends 10 through a nozzle body 11 of the fuel injector 4 to the combustion chamber 12 , At the end of the fuel injector on the combustion chamber side 4 are in the nozzle body 11 a first needle seat 13 for the first needle part 7 and a second needle seat 14 for the second needle part 8th executed. Furthermore, are located at the end of the nozzle body on the combustion chamber side 11 of the fuel injector 4 as shown in 1 Injection orifices that act as a first row of holes 15 and as a second row of holes 16 are trained. The rows of holes 15 . 16 are arranged concentrically with respect to each other, the first row of holes 15 through the first needle part 7 can be released or closed and the second row of holes 16 over the inside second needle part 8th of the multi-part injection valve member 6 can be locked or released.
Im
zweiten Nadelteil 8 des mehrteilig ausgebildeten Einspritzventilgliedes 6 befindet
sich eine Leckagebohrung 17, die mit einer Querbohrung 18 in Verbindung
steht. Die Querbohrung 18 des zweiten Nadelteiles 8 steht
mit am Außenumfang
des zweiten Nadelteiles 8 ausgebildeten Umfangsschlitzen 19 in Verbindung.
Durch die Leckagebohrung 17, die Querbohrung 18 sowie
die Umfangsschlitze 19 am zweiten Nadelteil 8 des
mehrteiligen Einspritzventilgliedes 6 wird ein Leckageabführsystem
gebildet, über
welches während
einer Einspritzpause am mehrteilig ausgebildeten Einspritzventilglied 6 zwischen
dem ersten Nadelteil 7 und dem zweiten Nadelteil 8 auftretendes
Leckagevolumen über
einen zweiten Steuerraum 30, eine Überströmleitung 33 in einen
ersten niederdruckseitigen Rücklauf 35 abgesteuert
werden kann. Damit wird in vorteilhafter Weise ein erhöhter Ausstoß von Kohlenwasserstoffen durch
Kraftstoffleckage zu den Einspritzöffnungen 15, 16 während der
Einspritzpause vermieden. Das durch die Leckagebohrung 17,
die Querbohrung 18 und die Umfangsschlitze 19 am
zweiten Nadelteil 8 gegebene Leckagesystem kann ohne zusätzlichen konstruktiven
Aufwand in den Kraftstoffinjektor 4 integriert werden.In the second part of the needle 8th of the multi-part injection valve member 6 there is a leakage hole 17 with a cross hole 18 communicates. The cross hole 18 of the second needle part 8th stands on the outer circumference of the second needle part 8th trained circumferential slots 19 in connection. Through the leakage hole 17 who have favourited Cross Hole 18 as well as the circumferential slots 19 on the second needle part 8th of the multi-part injection valve member 6 a leakage discharge system is formed, via which during an injection break on the multi-part injection valve member 6 between the first needle part 7 and the second needle part 8th leakage volume occurring via a second control room 30 , an overflow line 33 in a first low-pressure return 35 can be controlled. This advantageously results in increased hydrocarbon emissions due to fuel leakage to the injection openings 15 . 16 avoided during the injection break. That through the leakage hole 17 who have favourited Cross Hole 18 and the peripheral slots 19 on the second needle part 8th The given leakage system can be inserted into the fuel injector without additional design effort 4 to get integrated.
Das
erste Nadelteil 7 des mehrteilig ausgebildeten Einspritzventilgliedes 6 umfasst
die nachfolgend aufgeführten
hydraulischen Flächen:
Im
Bereich der Druckstufe 9 ist eine hydraulisch wirksame
Fläche
A1,1 ausgebildet; am brennraumseitigen Ende
des ersten, äußeren Nadelteiles 7 eine
weitere hydraulisch wirk same Fläche
A1,2. Die am ersten Nadelsitz 13 anliegende
Stirnfläche
des ersten Nadelteiles 7 stellt eine weitere hydraulische
Fläche
A2 dar. Weiterhin weist das erste Nadelteil 7 des
mehrteilig ausgebildeten Einspritzventilgliedes 6 eine
als hydraulisch Fläche
wirksame Stirnseite auf, die mit A3 bezeichnet
ist. Demgegenüber
sind am zweiten Nadelteil 8 des mehrteilig ausgebildeten
Einspritzventilgliedes 6 am brennraumseitigen Ende eine
konische Fläche
oberhalb des zweiten Nadelsitzes 14 verlaufend, ausgebildet,
die mit A4 bezeichnet ist; ferner findet
sich unterhalb des zweiten Nadelsitzes 14 des zweiten Nadelteiles 8 eine
weitere an der Spitze des zweiten Nadelteiles 8 ausgebildete
hydraulische Fläche
A5. Die Stirnseite des zweiten, im inneren
des ersten Nadelteiles 7 geführten zweiten Nadelteiles 8 weist
eine hydraulisch wirksame Fläche
A6 auf.The first needle part 7 of the multi-part injection valve member 6 includes the hydraulic surfaces listed below:
In the area of compression 9 a hydraulically effective surface A 1.1 is formed; at the combustion chamber end of the first, outer needle part 7 another hydraulically effective area A 1.2 . The one on the first needle seat 13 adjacent end face of the first needle part 7 represents a further hydraulic surface A 2. Furthermore, the first needle part has 7 of the multi-part injection valve member 6 an effective as a hydraulic surface end face, which is designated A 3 . In contrast, are on the second needle part 8th of the multi-part injection valve member 6 at the combustion chamber end, a conical surface above the second needle seat 14 trending, formed, which is designated A 4 ; is also found below the second needle seat 14 of the second needle part 8th another at the tip of the second needle part 8th trained hydraulic surface A 5 . The face of the second, inside the first needle part 7 guided second needle part 8th has a hydraulically effective surface A 6 .
Dem
ersten Nadelteil 7 des mehrteiligen Einspritzventilgliedes 6 ist
ein erster Steuerraum 27 zugeordnet, welcher über den
von der Hochdruckleitung 2 aus abzweigenden Abzweig 2.1 unter
Zwischenschaltung einer Zulaufdrossel 3 mit Kraftstoff beaufschlagt
wird. Im ersten Steuerraum 27 kann ein erstes Federelement 28 eingelassen
sein, welches die Stirnseite A3 des ersten
Nadelteiles 7 in Schließrichtung beaufschlagt. Vom
ersten Steuerraum 27 erstreckt sich eine Entlastungsleitung,
in der eine Ablaufdrossel 29 aufgenommen ist, zu einem
Schaltventil 32. Dem Schaltventil 32 ist ein erster
niederdruckseitiger Rücklauf 35 nachgeschaltet,
in dem ein weiteres Drosselelement 34 angeordnet sein kann. Ablaufseitig
ist zwischen dem Schaltventil 32 und dem ersten niederdruckseitigen
Rücklauf 35 die Mündungsstelle
der Überströmleitung 33 vorgesehen, über welche
aus einem zweiten Steuerraum 30 ein Leckagestrom in den
ersten niederdruckseitigen Rücklauf 35 abströmt.The first part of the needle 7 of the multi-part injection valve member 6 is a first control room 27 assigned, which over that of the high pressure line 2 from branching branch 2.1 with the interposition of an inlet throttle 3 is supplied with fuel. In the first control room 27 can be a first spring element 28 be let in, which is the front side A 3 of the first needle part 7 acted upon in the closing direction. From the first control room 27 extends a relief line in which a discharge throttle 29 is added to a switching valve 32 , The switching valve 32 is a first return on the low pressure side 35 downstream, in which another throttle element 34 can be arranged. The outlet side is between the switching valve 32 and the first low pressure return 35 the mouth of the overflow line 33 provided, via which from a second control room 30 a leakage flow in the first low pressure return 35 flows.
Das
zweite, innenliegende Nadelteil 8 des mehrteiligen Einspritzventilgliedes 6 ist über ein zweites
Federelement 31 beaufschlagt, welches im zweiten Steuerraum 30 angeordnet
ist. Das zweite Federelement 31 stützt sich gehäuseseitig
ab und beaufschlagt die hydraulisch wirksame Fläche A6 am oberen
Ende des zweiten Nadelteiles 8.The second, inner needle part 8th of the multi-part injection valve member 6 is via a second spring element 31 acted upon, which in the second control room 30 is arranged. The second spring element 31 is supported on the housing side and acts on the hydraulically active surface A 6 at the upper end of the second needle part 8th ,
Die
hydraulische Funktionsweise des Kraftstoffinjektors 4 gemäß Darstellung
in 1 stellt sich folgendermaßen dar:
Bei
geschlossenem Schaltventil 32 wird der erste Steuerraum 27 mit
dem im Druckspeicher 1 herrschenden Systemdruckniveau beaufschlagt.
Der oberhalb des zweiten Nadelteiles 8 angeordnete zweite
Steuerraum 30 ist über
die Überströmleitung 33 und
der Zwischenschaltung einer weiteren Drosselstelle 34 mit
dem ersten niederdruckseitigen Rücklauf 35 verbunden.
In diesem Zustand sind sowohl das erste Nadelteil 7 als
auch das zweite Nadelteil 8 in ihre Schließstellungen
gestellt, das heißt
die als erste Lochreihe beziehungsweise zweite Lochreihe ausgebildeten
Einspritzöffnungen 15, 16 am brennraumseitigen Ende
des Düsenkörpers 11 des Kraftstoffinjektors 4 sind
geschlossen. Die Schließkraft,
mit welcher das erste Nadelteil 7 an seiner hydraulisch
wirksamen Fläche
A3 beaufschlagt ist wird durch den im ersten
Steuerraum 27 herrschenden Druck erzeugt. Das zweite Nadelteil 8 ist
durch die Federkraft des zweiten Federelementes 31, welches im
zweiten Steuerraum 30 angeordnet ist, in seine Schließstellung
gedrückt,
da bei geschlossenem ersten Nadelteil 7 kein Druck an den
hydraulischen Flächen
A4 und A5 am brennraumseitigen
Ende des zweiten Nadelteiles 8 ansteht.The hydraulic function of the fuel injector 4 as shown in 1 is represented as follows:
With the switching valve closed 32 becomes the first control room 27 with that in the accumulator 1 prevailing system pressure level. The one above the second needle part 8th arranged second control room 30 is over the overflow line 33 and the interposition of a further throttle point 34 with the first low-pressure return 35 connected. Both the first needle part are in this state 7 as well as the second needle part 8th placed in their closed positions, that is, the injection openings designed as a first row of holes or a second row of holes 15 . 16 at the combustion chamber end of the nozzle body 11 of the fuel injector 4 are closed. The closing force with which the first needle part 7 is acted upon on its hydraulically active surface A 3 by the in the first control room 27 prevailing pressure. The second needle part 8th is due to the spring force of the second spring element 31 which is in the second control room 30 is arranged, pressed into its closed position because when the first needle part is closed 7 no pressure on the hydraulic surfaces A 4 and A 5 at the end of the second needle part on the combustion chamber side 8th pending.
Wird
das Schaltventil 32 hingegen geöffnet, so stellt sich im ersten
Steuerraum 27 ein erstes Steuerdruckniveau pS1 ein.
Das erste Steuerdruckniveau pS1 entspricht
zum Beispiel 70% des im Druckspeicher 1 herrschenden Systemdruckes.
Im weiteren, zweiten Steuerraum 30 stellt sich ein tiefer
gelegenes, zweites Steuerdruckniveau pS2 ein,
welches zum Beispiel etwa 40% des im Druckspeicher 1 herrschenden
Systemdruckes entsprechen kann. Die hydraulischen Flächen A1,1, A1,2, A2, A3, A4 und
A5 sowie A6 des
ersten Nadelteiles 7 und des zweiten Nadelteiles 8 sind
derart ausgelegt, dass sich bei geöffnetem Schaltventil 32 der
erste Nadelteil 7 öffnet,
da die in Öffnungsrichtung
wirkende Druckkraft, die an den hydraulisch wirksamen Flächen A1,1, A1,2, A2 angreift, größer ist als die in Schließrichtung
wirkende Kraft, die an der Stirnfläche A3 des
ersten Nadelteiles 7 angreift, eventuell unterstützt durch
eines im ersten Steuerraum 27 angeordnetes erstes Federelement 28.
Der zweite Nadelteil 8 bleibt bei geöffnetem Schaltventil 32 hingegen
geschlossen, da die in Öffnungsrichtung
wirkende Kraft des Einspritzdruckes, die an der hydraulisch wirksamen
Fläche
A4 am brennraumseitigen Ende des zweiten
Nadelteiles 8 angreift, kleiner ist als die Schließrichtung
wirkende Kraft, die im zweiten Steuerraum 30 an der hydraulisch
wirksamen Fläche
A6 angreift.Will the switching valve 32 however, open, so it turns out in the first control room 27 a first control pressure level p S1 . The first control pressure level p S1 corresponds, for example, to 70% of that in the pressure accumulator 1 prevailing system pressure. In the further, second control room 30 there is a lower, second control pressure level p S2 which, for example, is about 40% of that in the pressure accumulator 1 prevailing system pressure. The hydraulic surfaces A 1,1 , A 1,2 , A 2 , A 3 , A 4 and A 5 as well as A 6 of the first needle part 7 and the second needle part 8th are designed so that when the switching valve is open 32 the first needle part 7 opens because the pressure force acting in the opening direction, which acts on the hydraulically active surfaces A 1,1 , A 1,2 , A 2 , is greater than the force acting in the closing direction, which acts on the end face A 3 of the first needle part 7 attacks, possibly supported by one in the first control room 27 arranged first spring element 28 , The second part of the needle 8th remains with the switching valve open 32 on the other hand, closed, since the force of the injection pressure acting in the opening direction, that on the hydraulically effective surface A 4 at the combustion chamber end of the second needle part 8th attacks, is smaller than the closing force acting in the second control room 30 attacks on the hydraulically effective surface A 6 .
Demnach
erfolgt bei geöffnetem
Schaltventil 32 eine Einspritzung von Kraftstoff in den
Brennraum 12 über
die erste Lochreihe 15, die durch das in Öffnungsrichtung
bewegte erste Nadelteil 7 des mehrteiligen Einspritzventilgliedes 6 freigegeben
ist. Wird das Schaltventil 32 wieder geschlossen, so ist
der erste Steuerraum 27 wieder mit dem Systemdruck im Druckspeicher 1 verbunden,
während
sich im zweiten Steuerraum 30 ein Rücklaufdruckniveau einstellt. Das
erste Nadelteil 7 schließt, während das zweite Nadelteil 8 beginnt,
zu öffnen.
Durch die Schließbewegung
des ersten Nadelteiles 7 wird die Einspritzung jedoch beendet,
woraufhin das zweite Nadelteil 8 ebenfalls unverzüglich wieder
schließt.
Bei sich in Schließrichtung
bewegenden Nadelteil 7 werden sämtliche Einspritzöffnungen 15, 16 am
brennraumseitigen Ende des Kraftstoffinjektors 4 geschlossen. Demnach
hat gemäß des vorstehend
beschriebenen Einspritzvorganges lediglich eine Einspritzung mit
einem kleinen Einspritzquerschnitt, das heißt mit dem durch die erste
Lochreihe 15 gegebenen Querschnitt, stattgefunden.Accordingly, this takes place with the switching valve open 32 an injection of fuel into the combustion chamber 12 over the first row of holes 15 by the first needle part moved in the opening direction 7 of the multi-part injection valve member 6 is released. Will the switching valve 32 closed again, so is the first control room 27 again with the system pressure in the pressure accumulator 1 connected while in the second control room 30 sets a return pressure level. The first needle part 7 closes while the second needle part 8th begins to open. By the closing movement of the first needle part 7 However, the injection is ended, whereupon the second needle part 8th also closes immediately. With the needle part moving in the closing direction 7 are all injection openings 15 . 16 at the end of the fuel injector on the combustion chamber side 4 closed. Accordingly, according to the injection process described above, there is only one injection with a small injection cross section, that is to say with that through the first row of holes 15 given cross section.
Ein
Einspritzvorgang, bei welchem Kraftstoff über sämtliche brennraumseitigen Einspritzöffnungen 15, 16 in
den Brennraum 12 erfolgt, stellt sich folgendermaßen dar:
Bei öffnendem
Schaltventil 32 erfolgt eine Einspritzung über die
durch das erste Nadelteil 7 freigegebene erste Lochreihe 15,
wie vorstehend beschrieben. Daraufhin erfolgt eine Ansteuerung des
Schaltventiles 32 so, dass dieses für eine kurze Zeitspanne geschlossen
wird, so dass beim erste Nadelteil 7 die Schließbewegung
beginnt. Nun beginnt der zweite Nadelteil 8 eine vertikale
Hubbewegung in Öffnungsrichtung,
da der an der hydraulischen Fläche
A4 des zweiten Nadelteiles 8 anstehende
Druck bei entlastetem zweiten Steuerraum 30 eine Kraft
in Öffnungsrichtung
erzeugt. Aufgrund dessen steht der Einspritzdruck nun auch an der
hydraulischen Fläche
A5, das heißt an der Spitze des zweiten
Nadelteiles 8, an. Nach kurzer Zeit wird das Schaltventil 32 hingegen wieder
geöffnet.
Während
dieser Zeitspanne ist das erste Nadelteil 8 um einen Teilhub
in Öffnungsrichtung
gefahren, so dass der Einspritzdruck an der Spitze des zweiten Nadelteiles 8 ansteht.
Der erste Düsennadelteil 7 hat
sich hingegen um einen Teilhub in Schließrichtung bewegt, ist jedoch
noch nicht geschlossen.An injection process in which fuel is injected through all injection openings on the combustion chamber side 15 . 16 in the combustion chamber 12 takes place as follows:
When the switching valve opens 32 there is an injection via the first needle part 7 released first row of holes 15 as described above. The switching valve is then actuated 32 so that it is closed for a short period of time, so that at the first needle part 7 the closing movement begins. Now the second part of the needle begins 8th a vertical lifting movement in opening direction, because of the hydraulic surface A 4 of the second needle part 8th pressure present when the second control chamber is relieved 30 generates a force in the opening direction. Because of this, the injection pressure is now also on the hydraulic surface A 5 , that is to say at the tip of the second needle part 8th , on. After a short time the switching valve 32 however opened again. During this period the first needle part is 8th moved by a partial stroke in the opening direction so that the injection pressure at the tip of the second needle part 8th pending. The first part of the nozzle needle 7 has moved by a partial stroke in the closing direction, but is not yet closed.
Während der
kurzen Schließzeitspanne
ist das erste Düsennadelteil 7 nur
teilweise in Richtung Schließstellung
gefahren und öffnet
nunmehr wieder vollständig.
Das zweite Nadelteil 8 öffnet
ebenfalls vollständig,
da die Druckkraft des Einspritzdruckes auf die hydraulischen Flächen A4 und A5 am brennraumseitigen
Ende des zweiten Nadelteiles 8 größer ist als die Druckkraft,
welche innerhalb des zweiten Steuerraumes 32 auf die hydraulische
Fläche
A6 wirkt.During the short closing period, the first nozzle needle part is 7 only partially moved towards the closed position and now opens fully again. The second needle part 8th also opens completely because the pressure force of the injection pressure on the hydraulic surfaces A 4 and A 5 at the combustion chamber end of the second needle part 8th is greater than the pressure force, which is within the second control room 32 acts on the hydraulic surface A 6 .
Nunmehr
erfolgt eine Einspritzung von Kraftstoff über die beiden Lochreihen 15 und 16,
da beide Nadelteile 7, 8 des mehrteiligen Einspritzventilgliedes 6 in
ihre Öffnungsposition
gestellt sind. Wird das Schaltventil 32 wieder geschlossen,
schließt
das erste Nadelteil 7 aufgrund des im ersten Steuerraum 27 anliegenden
Systemdruckes. Nach Schließen
des ersten Nadelteiles 7 strömt kein Kraftstoff mehr zum zweiten
Nadelteil 8 und die Einspritzung über die erste Lochreihe 15 sowie
die zweite Lochreihe 16, das heißt einen großen Einspritzquerschnitt,
wird beendet. Das Schließen
des zweiten Nadelteiles 8 erfolgt über das im zweiten Steuerraum 30 angeordnete zweite
Federelement 31.Now fuel is injected through the two rows of holes 15 and 16 because both needle parts 7 . 8th of the multi-part injection valve member 6 are in their open position. Will the switching valve 32 closed again, the first needle part closes 7 because of that in the first control room 27 system pressure. After closing the first needle part 7 no more fuel flows to the second needle part 8th and the injection through the first row of holes 15 as well as the second row of holes 16 , that is, a large injection cross section, is ended. Closing the second needle part 8th takes place in the second control room 30 arranged second spring element 31 ,
2 ist eine konstruktive
Ausführungsform eines
Kraftstoffinjektors, mit einem mehrfach ansteuerbaren 2/2-Piezo-Schaltventil
zu entnehmen. 2 is a constructive embodiment of a fuel injector, with a multi-controllable 2/2-piezo switching valve.
Im
Injektorkörper
des Kraftstoffinjektors 4 sind ein erster Schließkolben 40 sowie
ein zweiter Schließkolben 44 aufgenommen.
Der erste Schließkolben 40 umfasst
einen Ring 41, an dem sich eine erste Schließkolbenfeder 42 abstützt. Der
erste Schließkolben 40 umfasst
des weiteren eine Überströmöffnung 43, über welche
ein innerhalb des ersten Schließkolbens 40 ausgebildeter
Hohlraum, in welchem eine zweite Kolbenfeder 40 aufgenommen ist,
mit dem das erste Federelement 28 aufnehmenden, den ersten
Schließkolben 40 umgebenden Hohlraum
in Verbindung steht. Von diesem zweigt ein zweiter niederdruckseitiger
Rücklauf 48 ab.In the injector body of the fuel injector 4 are a first locking piston 40 and a second locking piston 44 added. The first locking piston 40 includes a ring 41 , on which there is a first locking piston spring 42 supported. The first locking piston 40 further comprises an overflow opening 43 , via which a within the first closing piston 40 trained cavity in which a second piston spring 40 is added with which the first spring element 28 receiving the first locking piston 40 surrounding cavity communicates. From this branches a second return on the low-pressure side 48 from.
Die
im Hohlraum des ersten Schließkolbens 40 aufgenommene
zweite Kolbenfeder 45 beaufschlagt eine Stirnfläche 47 des
zweiten Nadelteiles 8. Eine Stirnfläche 46 des ersten
Nadelteiles 7 wird unmittelbar durch eine Ringfläche des
ersten Schließkolbens 40 beaufschlagt.The one in the cavity of the first locking piston 40 recorded second piston spring 45 acts on an end face 47 of the second needle part 8th , An end face 46 of the first needle part 7 is directly through an annular surface of the first closing piston 40 applied.
Vom
ersten Steuerraum 27 aus verläuft eine eine Ablaufdrossel 29 enthaltende
Leitung, die in eine Ventilkammer 49 des Schaltventiles 32 mündet. Vom
zweiten Steuerraum 30 aus erstreckt sich die Überströmleitung 33,
die vor der weiteren Drosselstelle 34 in den ersten niederdruckseitigen
Rücklauf 35 mündet.From the first control room 27 a flow restrictor runs from 29 containing pipe leading into a valve chamber 49 of the switching valve 32 empties. From the second control room 30 the overflow line extends from 33 that before the further choke point 34 in the first return on the low pressure side 35 empties.
In
der Ventilkammer 49 des Schaltventiles 32 ist
ein erster Ventilkolben 50 aufgenommen, dessen Stirnfläche 57 von
einer Ventilfeder 52 beaufschlagt ist. Die Ventilfeder 52 umschließt einen
domförmig ausgebildeten
Anschlag 53. Der Abstand hmax,
vergleiche Bezugszeichen 51, zwischen der Stirnseite 57 des
ersten Ventilkolbens 50 und dem Anschlag 53, definiert
den maximalen Hubweg des ersten Ventilkolbens 50, wenn
dieser in einen Ventilsitz 54 gestellt ist. Der in der
Darstellung gemäß 2 halbkugelförmig ausgebildete
erste Ventilkolben 50 wird seinerseits durch einen Schaft 63 eines
zweiten Ventilkolbens 55 beaufschlagt. Der Schaft 63 ist
von einer Kammer 56 umschlossen, von der aus der erste
niederdruckseitige Rücklauf 35 abzweigt.
Der zweite Ventilkolben 55 weist eine Stirnfläche 64 auf,
die in einen hydraulischen Kopplungsraum 58 hineinragt. Der
hydraulische Kopplungsraum 58 wird darüber hinaus über eine Stirnfläche 62 eines
Verdrängerkolbens 59 beaufschlagt.
Der Verdrängerkolben 59 wird über einen
Aktor 60 betätigt,
der in der Darstellung gemäß 2 als ein Piezo-Aktor, einen
Piezo-Kristall-Stapel 61 enthaltend, ausgebildet ist.In the valve chamber 49 of the switching valve 32 is a first valve piston 50 added its end face 57 from a valve spring 52 is acted upon. The valve spring 52 encloses a dome-shaped stop 53 , The distance h max , compare reference numerals 51 , between the front 57 of the first valve piston 50 and the attack 53 , defines the maximum stroke of the first valve piston 50 if this is in a valve seat 54 is posed. According to the representation 2 hemispherical first valve piston 50 is in turn through a shaft 63 of a second valve piston 55 applied. The shaft 63 is from one chamber 56 enclosed, from which the first low-pressure return 35 branches. The second valve piston 55 has an end face 64 on that in a hydraulic coupling space 58 protrudes. The hydraulic coupling room 58 will also have an end face 62 of a displacement piston 59 applied. The displacement piston 59 is via an actuator 60 actuated according to the representation 2 as a piezo actuator, a piezo crystal stack 61 containing, is formed.
Der
in 2 dargestellte Aktor 60 ist
derart ausgebildet, dass nach dem Ventilsitz 54 im Ventilablauf,
das heißt
im ersten niederdruckseitigen Rücklauf 35 eine
weitere Drosselstelle 34, angeordnet ist. Mittels des ersten
Schließkolbens 40 wird
die Druckkraft vom ersten Steuerraum 27 auf die Stirnfläche des
ersten Nadelteiles 7 des mehrteilig ausgebildeten Einspritzventilgliedes 6 übertragen.
Im Ventilkörper
des Kraftstoffinjektors 4 ist darüber hinaus der zweite Steuerraum 30 ausgebildet.
Die vom zweiten Schließkolben 44 erzeugte
Druckkraft wird auf das zweite Nadelteil 8 des mehrteiligen
Einspritzventilgliedes 6 übertragen. Zur Unterstützung der
Schließbewegung
des ersten Nadelteiles 7 und des zweiten Nadelteiles 8 können das
zweite Federelement 28 sowie die zweite Kolbenfeder 45 herangezogen
werden.The in 2 shown actuator 60 is designed such that after the valve seat 54 in the valve outlet, i.e. in the first low-pressure return 35 another choke point 34 , is arranged. By means of the first closing piston 40 the pressure force from the first control room 27 on the face of the first needle part 7 of the multi-part injection valve member 6 transfer. In the fuel injector valve body 4 is also the second control room 30 educated. The one from the second locking piston 44 generated compressive force is applied to the second needle part 8th of the multi-part injection valve member 6 transfer. To support the closing movement of the first needle part 7 and the second needle part 8th can the second spring element 28 as well as the second piston spring 45 be used.
Im
Ruhezustand des Schaltventiles 32 ist der Ventilsitz 54 geschlossen
und die Strömungsverbindung
vom ersten Steuerraum 27 zum ersten niederdruckseitigen
Rücklauf 35 durch
das in den Ventilsitz 54 gestellte erste Ventilkolbenelement 50 unterbrochen.
Der im Druckspeicher 1 herrschende Systemdruck steht im
ersten Steuerraum 27 an, während der zweite Steuerraum 30 über die Überströmleitung 33 mit
dem ersten niederdruckseitigen Rücklauf 35 in Verbindung
steht; die beiden Nadelteile 7, 8 des mehrteilig
ausgebildeten Einspritzventilgliedes 6 sind geschlossen.In the idle state of the switching valve 32 is the valve seat 54 closed and the flow connection from the first control room 27 to the first low pressure return 35 through that into the valve seat 54 posed first valve piston element 50 interrupted. The one in the accumulator 1 the prevailing system pressure is in the first control room 27 on while the second control room 30 over the overflow line 33 with the first low-pressure return 35 communicates; the two needle parts 7 . 8th of the multi-part injection valve member 6 are closed.
Wird
der als Piezo-Aktor ausgebildete Aktor 60 angesteuert,
erfolgt über
den Verdrängerkolben 59,
der im hydraulischen Kopplungsraum 58 den zweiten Ventilkolben 55 beaufschlagt,
eine Auslenkung des ersten Ventilkolbens 50 in Richtung
auf den in der Ventilkammer 49 ausgebildeten Anschlag 53. Der
zuvor verschlossene Ventilsitz 54 wird bei Ausführung des
Maximalhubes hmax, vergleiche Bezugszeichen 51,
freigegeben. Damit wird eine Strömungsverbindung
vom ersten Steuerraum 27 über die Ablaufdrossel 29,
die Ventilkammer 49 und die Kammer 56 in den ersten
niederdruckseitigen Rücklauf 35 freigegeben.
Daraufhin stellt sich im ersten Steuerraum 27 das erste
Druckniveau pS1 ein, während sich im zweiten Steuerraum 30 das
bereits erwähnte,
niedriger liegende, zweite Steuerdruckniveau pS2 einstellt. Daraufhin öffnet der
erste Nadelteil 7, während
der zweite Nadelteil 8 des mehrteilig ausgebildeten Einspritzventilgliedes 6 geschlossen
bleibt. Es erfolgt – wie
oben bereits geschildert – eine
Einspritzung nur über
die von dem ersten Nadelteil 7 freigegebenen Einspritzöffnungen 15,
das heißt
die erste Lochreihe 15.Becomes the actuator designed as a piezo actuator 60 controlled, takes place via the displacement piston 59 that in the hydraulic coupling space 58 the second valve piston 55 acts on a deflection of the first valve piston 50 towards the one in the valve chamber 49 trained stop 53 , The previously closed valve seat 54 becomes max when executing the maximum stroke , see reference numerals 51 , Approved. This creates a flow connection from the first control room 27 via the flow restrictor 29 , the valve chamber 49 and the chamber 56 in the first return on the low pressure side 35 Approved. Then it turns up in the first control room 27 the first pressure level p S1 , while in the second control room 30 sets the already mentioned, lower, second control pressure level p S2 . The first part of the needle then opens 7 while the second needle part 8th of the multi-part injection valve member 6 remains closed. As already described above, injection takes place only via that from the first needle part 7 released injection ports 15 , that is the first row of holes 15 ,
Der
in der Darstellung gemäß 2 halbkugelförmig ausgebildete
erste Ventilkolben 50 kann in vielfältiger Weise ausgeführt sein.
Anstelle eines in 2 dargestellten
kugelförmig
ausgebildeten ersten Ventilkolbens 50 kann das Ventilglied 50 auch
als Schiebeventil, Flachsitzventil oder als Kegelsitzventil oder
einer beliebigen Kombination aus diesen Ventilbauarten ausgebildet
sein. Zur Unterstützung
der Schließbewegung
des Schaltventiles 32 und zur definierten Stellung im drucklosen
Zustand des Einspritzsystems, kann in der Ventilkammer 50 die
in 2 dargestellte Ventilfeder 52 angeordnet
werden. Dem als Piezo-Aktor ausgebildeten Aktor 60 ist ein
Kraft/Hub-Übersetzer
in Gestalt des hydraulischen Kopplungsraumes 58 zugeordnet.
Die einem Piezo-Aktor innewohnende geringe Auslenkung, kann durch
eine entsprechende Dimensionierung de Stirnfläche 62 des Verdrängerkolbens 59 sowie
der Stirnfläche 64 des
zweiten Ventilkolbens 55 verstärkt werden. Für den hydraulischen
Kopplungsraum 58 zwischen dem Aktor 60 und dem
ersten Ventilkolben 50 kann eine geeignete Befüllungsmöglichkeit
dadurch vorgesehen sein, dass die Befüllung durch die Führungsleckage
der Kolben 50, 55 erfolgt. Anstelle des in 2 dargestellten als Piezo-Aktor
ausgebildeten Aktor 60 können auch Magnetventile zur
Ansteuerung des Schaltventiles 32 eingesetzt werden, ebenso
wie servohydraulische Ventile.According to the representation 2 hemispherical first valve piston 50 can be done in many ways. Instead of one in 2 shown spherical first valve piston 50 can the valve member 50 can also be designed as a slide valve, flat seat valve or as a cone seat valve or any combination of these valve types. To support the closing movement of the switching valve 32 and to the defined position in the depressurized state of the injection system, can in the valve chamber 50 in the 2 valve spring shown 52 to be ordered. The actuator designed as a piezo actuator 60 is a force / stroke translator in the form of the hydraulic coupling space 58 assigned. The small deflection inherent in a piezo actuator can be achieved by appropriately dimensioning the end face 62 of the displacer 59 and the face 64 of the second valve piston 55 be reinforced. For the hydraulic coupling space 58 between the actuator 60 and the first valve piston 50 A suitable filling option can be provided in that the filling is caused by the guide leakage of the pistons 50 . 55 he follows. Instead of the in 2 shown actuator designed as a piezo actuator 60 can also use solenoid valves to control the switching valve 32 are used, as are servo-hydraulic valves.
3 sind in schematischer
Darstellung die Druck- und Hubverläufe des Schaltventiles, des
ersten Nadelteiles sowie des zweiten Nadelteiles des mehrteiligen
Einspritzventilgliedes und schließlich die sich am brennraumseitigen
Ende des Kraftstoffinjektors einstellenden Durchschlußquerschnitte
zu entnehmen. 3 are the pressure and stroke curves of the switching valve, the first needle part and the second needle part of the multi-part injection valve member and finally the cross-sectional areas that appear at the end of the fuel injector on the combustion chamber.
Zu
einem Zeitpunkt 70, welcher den Ansteuerzeitpunkt des ersten
Nadelteiles 7 darstellt, wird das Schaltventil 32 durch
Bestromung des Aktors 60 um seinen maximalen Hubweg hmax ausgelenkt. Die Ansteuerung des ersten
Schaltventiles 32 während einer
Boot-Phase 81 eines Einspritzvorganges erfolgt während einer
ersten Ansteuerdauer 71. Unmittelbar nach dem Ansteuerzeitpunkt 1 beginnt
das erste Nadelteil 7 entsprechend der Anstiegsrampe 78 zu öffnen. Während der
ersten Ansteuerdauer 71 ist ein erster Durchflussquerschnitt
A1, vergleiche Bezugszeichen 76,
welcher durch die Durchschlußquerschnitte
der einzelnen Bohrungen der ersten Lochreihe 15 gegeben
ist, freigegeben, so dass eine entsprechende, die erste Lochreihe 15 passierende Kraftstoffmenge
in den Brennraum 12 der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt
wird. Nach Ablauf der Ansteuerdauer 71 erfolgt zu einem
Zeitpunkt 74 das Ansteuerende des Schaltventiles 32.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Bestromung des Aktors 60 unterbrochen.
Für eine
sich an das Ansteuerende 74 andauernde Schließzeitspanne 80 wird
die Bestromung des Aktors 60 aufgehoben, so dass das erste
Nadelteil 7 den Schließvorgang
beginnt. Gleichzeitig mit dem Schließvorgang des ersten Nadelteiles 7 öffnet das
zweite Nadelteil 8 entsprechend der Anstiegsrampe 79 des
zweiten Nadelteiles 8. Das zweite Nadelteil 8 öffnet, da
der Druck im zweiten Steuerraum 30 abfällt, jedoch weiterhin der Einspritzdruck
an der hydraulischen Fläche
A4 ansteht. Die auf die hydraulisch wirksame
Fläche
A4 in Öffnungsrichtung
wirkende Kraft, ist größer als
die in Schließrichtung
auf die hydraulische Fläche
A4 wirkende Schließkraft.At a time 70 , which is the activation time of the first needle part 7 represents the switching valve 32 by energizing the actuator 60 deflected by its maximum stroke h max . The control of the first switching valve 32 during a boot phase 81 of an injection process takes place during a first activation period 71 , Immediately after the activation time 1 the first needle part begins 7 according to the ramp 78 to open. During the first activation period 71 is a first flow cross section A 1 , see reference numerals 76 , which is determined by the cross-sections of the individual holes in the first row of holes 15 is given, so that a corresponding, the first row of holes 15 amount of fuel passing into the combustion chamber 12 the internal combustion engine is injected. After the activation period 71 takes place at a time 74 the control end of the switching valve 32 , At this point, the actuator is energized 60 interrupted. For one towards the end of the drive 74 ongoing closing period 80 will energize the actuator 60 lifted so that the first needle part 7 the closing process begins. Simultaneously with the closing process of the first needle part 7 opens the second needle part 8th according to the ramp 79 of the second needle part 8th , The second needle part 8th opens because the pressure in the second control room 30 drops, but the injection pressure is still present on the hydraulic surface A 4 . The force acting on the hydraulically effective surface A 4 in the opening direction is greater than the closing force acting on the hydraulic surface A 4 in the closing direction.
Zu
einem zweiten Ansteuerzeitpunkt 72, nach Verstreichen der
Schließzeit 80,
erfolgt eine erneute Ansteuerung des Schaltventiles 32 durch
entsprechende Bestromung des Aktors 60. Dadurch wird die
teilweise erfolgte Schließbewegung
des ersten Nadelteiles 7 unterbrochen Das erste Nadelteil 7 öffnet in Öffnungsrichtung
und das zweite Nadelteil 8 öffnet weiter. Der gesamte Durchflussquerschnitt
in Gestalt beider Lochreihen 15, 16 am brenn raumseitigen
Ende des mehrteiligen Einspritzventilgliedes 6, das heißt beide
Lochreihen 15, 16, steht zum Einspritzen von Kraftstoff
in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung. Damit
wird während
der Boot-Phase 81 des Einspritzvorganges eine geringere
Kraftstoffmenge entsprechend des durch den ersten Nadelteil 7 freigegebenen
ersten Lochreihe 15 in den Brennraum 12 eingespritzt,
während
ab dem zweiten Ansteuerzeitpunkt 72 über beide Lochreihen 15, 16 am
brennraumseitigen Ende des Kraftstoffinjektors 4 Kraftstoff
während
der Haupteinspritzphase 82 in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine
eingespritzt wird.At a second activation time 72 , after the closing time has passed 80 , the switching valve is activated again 32 by appropriately energizing the actuator 60 , This results in the partial closing movement of the first needle part 7 interrupted The first needle part 7 opens in the opening direction and the second needle part 8th opens further. The entire flow cross-section in the form of both rows of holes 15 . 16 at the combustion chamber end of the multi-part injection valve member 6 , that means both rows of holes 15 . 16 , is available for injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine. This will during the boot phase 81 of the injection process a smaller amount of fuel corresponding to that by the first needle part 7 released first hole line hey 15 in the combustion chamber 12 injected during the second activation time 72 over both rows of holes 15 . 16 at the end of the fuel injector on the combustion chamber side 4 Fuel during the main injection phase 82 is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine.
Zu
einem Zeitpunkt 75 wird das Schaltventil 32 durch
den Aktor 60 erneut betätigt
und von seinem Maximalhubweg hmax, vergleiche
Bezugszeichen 51 in 2,
in seinen Ventilsitz 54, eventuell unter Unterstützung einer
Ventilfeder 52, zurückgestellt.
Daraufhin schließt
zunächst
der erste Nadelteil 7 des mehrteiligen Einspritzventilgliedes 6 und
nach einer weiteren Zeitspanne das zweite Nadelteil 8 und
die Einspritzung ist beendet.At a time 75 becomes the switching valve 32 by the actuator 60 actuated again and of its maximum stroke h max , compare reference numerals 51 in 2 , in its valve seat 54 , possibly with the support of a valve spring 52 , deferred. The first part of the needle then closes 7 of the multi-part injection valve member 6 and after a further period of time the second needle part 8th and the injection is finished.
-
11
-
Druckspeicheraccumulator
-
22
-
HochdruckleitungHigh-pressure line
-
2.12.1
-
erster
Abzweigfirst
junction
-
2.22.2
-
DüsenraumzulaufNozzle chamber inlet
-
33
-
Zulaufdrosselinlet throttle
-
44
-
Kraftstoffinjektorfuel injector
-
55
-
Düsenraumnozzle chamber
-
66
-
mehrteiliges
Einspritzventilgliedmultipart
Injection valve member
-
77
-
erstes
Nadelteilfirst
needle part
-
88th
-
zweites
Nadelteilsecond
needle part
-
99
-
Druckstufepressure stage
-
1010
-
Ringspaltannular gap
-
1111
-
Düsenkörpernozzle body
-
1212
-
Brennraumcombustion chamber
-
1313
-
Nadelsitz
erstes Nadelteil 7 Needle seat of the first needle part 7
-
1414
-
Nadelsitz
zweites Nadelteil 8 Needle seat second needle part 8th
-
1515
-
erste
Lochreihefirst
row of holes
-
1616
-
zweite
Lochreihesecond
row of holes
-
1717
-
Leckagebohrungleakage hole
-
1818
-
Querbohrungcross hole
-
1919
-
Umfangsschlitzcircumferential slot
-
A1,1 A 1.1
-
hydraulisch
wirksame Fläche
Druckstufehydraulic
effective area
pressure stage
-
A1,2 A 1.2
-
hydraulisch
wirksame Fläche
Stirnseite erstes Düsennadelteil 7 hydraulically effective surface face of the first nozzle needle part 7
-
A2 A 2
-
hydraulisch
wirksame Fläche
Stirnseite erstes Nadelteil 7 hydraulically effective surface end face first needle part 7
-
A3 A 3
-
hydraulisch
wirksame Ringfläche
erstes Nadelteil 7 hydraulically effective ring surface of the first needle part 7
-
A4 A 4
-
hydraulisch
wirksame Fläche
konischer Bereich zweites Nadelteil 8 hydraulically effective surface conical area second needle part 8th
-
A5 A 5
-
hydraulisch
wirksame Fläche
Nadelspitze zweites Nadelteil 8 hydraulically effective surface needle tip second needle part 8th
-
A6 A 6
-
hydraulisch
wirksame Fläche
Stirnseite zweites Nadelteil 8 hydraulically effective surface end face second needle part 8th
-
2727
-
erster
Steuerraumfirst
control room
-
2828
-
erstes
Federelementfirst
spring element
-
2929
-
Ablaufdrosseloutlet throttle
-
3030
-
zweiter
Steuerraumsecond
control room
-
3131
-
zweites
Federelementsecond
spring element
-
3232
-
Schaltventilswitching valve
-
3333
-
Überströmleitungoverflow
-
3434
-
weitere
AblaufdrosselFurther
outlet throttle
-
3535
-
erster
niederdruckseitiger Rücklauffirst
low pressure side return
-
4040
-
erster
Schließkolbenfirst
closing piston
-
4141
-
SchließkolbenringClosing piston ring
-
4242
-
erste
Kolbenfederfirst
piston spring
-
4343
-
Überströmöffnungoverflow
-
4444
-
zweiter
Schließkolbensecond
closing piston
-
4545
-
zweite
Kolbenfedersecond
piston spring
-
4646
-
Stirnfläche erstes
Nadelteil 7 End face of the first needle part 7
-
4747
-
Stirnfläche zweites
Nadelteil 8 Face of the second needle part 8th
-
4848
-
zweiter
niederdruckseitiger Rücklaufsecond
low pressure side return
-
4949
-
Ventilkammer
Schaltventil 32 Valve chamber switching valve 32
-
5050
-
erster
Ventilkolbenfirst
plunger
-
5151
-
Maximalhub
hmax Maximum stroke h max
-
5252
-
Ventilfedervalve spring
-
5353
-
Anschlagattack
-
5454
-
Ventilsitzvalve seat
-
5555
-
zweiter
Ventilkolbensecond
plunger
-
5656
-
Kammerchamber
-
5757
-
Stirnfläche erster
Ventilkolben 50 Face of the first valve piston 50
-
5858
-
hydraulischer
Kopplungsraumhydraulic
coupling space
-
5959
-
Verdrängerkolbendisplacer
-
6060
-
Aktoractuator
-
6161
-
Piezo-Kristall-StapelPiezoelectric crystal stack
-
6262
-
Stirnfläche Verdrängerkolben 59 Face of the displacer 59
-
6363
-
Kolbenschaftpiston shaft
-
6464
-
Ventilkolbenplunger
-
6565
-
Stirnfläche zweiter
Ventilkolben 55 Front face of second valve piston 55
-
7070
-
Erster
Ansteuerzeitpunktfirst
control time
-
7171
-
Erste
AnsteuerdauerFirst
control period
-
7272
-
Zweiter
Ansteuerzeitpunktsecond
control time
-
7373
-
Zweite
AnsteuerdauerSecond
control period
-
7474
-
Erstes
Ansteuerendefirst
control end
-
7575
-
Zweites
Ansteuerendesecond
control end
-
7676
-
erster
Durchschlußquerschnitt
(erste Lochreihe 15)first cross section (first row of holes 15 )
-
7777
-
zweiter
Durchflussquerschnitt (erste und zweite Lochreihe 15, 16)second flow cross-section (first and second row of holes 15 . 16 )
-
7878
-
Anstiegsrampe Öffnung erstes
Nadelteil 7 Rise ramp opening of the first needle part 7
-
7979
-
Anstiegsrampe
zweites Nadelteil 8 Rise ramp second needle part 8th
-
8080
-
Ansteuerunterbrechung
Schaltventil 32 Control interruption switching valve 32
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8181
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Boot-PhaseBoot phase
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8282
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HaupteinspritzphaseMain injection phase