DE10323871A1

DE10323871A1 - Injector with register nozzle for fuel injection into internal combustion engine combustion chamber has injection holes of two hole circle planes formed with differently sized cross-sectional areas

Info

Publication number: DE10323871A1
Application number: DE2003123871
Authority: DE
Inventors: Eberhard Kull; Ferdinand Löbbering; Jürgen Schindlatz; Clemens Senghaas
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2004-08-05

Abstract

The device has a register nozzle (1) with two coaxial nozzle needles (2,3) inside it, whereby each nozzle needle has a sealing surface at its lower end with which injection holes arranged separately in two planes of hole circles (6,7) can be opened or closed. The injection holes of the two hole circle planes are formed with differently sized cross-sectional areas.

Description

Die Erfindung geht von einem Injektor zur Kraftstoffeinspritzung in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine aus, wobei ein Düsenkörper des Injektors mit einer Registerdüse ausgebildet ist, bei der im Innern zwei Düsennadeln koaxial angeordnet sind. Jede Düsennadel weist an ihrem unteren Ende eine Dichtfläche auf, durch die in zwei Lochkreisebenen des Düsenkörpers angeordnete Spritzlöcher geschlossen und abgedichtet werden. Durch sukzessives Abheben der beiden Düsennadeln von ihrem Dichtsitz, der am unteren Ende des Düsenkörpers angeordnet ist, werden die Spritzlöcher nacheinander geöffnet.The invention is based on an injector for fuel injection into a combustion chamber of an internal combustion engine off, with a nozzle body of the injector with a register nozzle is formed, in which two nozzle needles are arranged coaxially inside. Every nozzle needle has at its lower end a sealing surface through which in two Bolt circle planes of the nozzle body arranged spiracles be closed and sealed. By successively lifting the two nozzle needles from their sealing seat, which is arranged at the lower end of the nozzle body the spray holes opened one after the other.

Es ist weiterhin bekannt, dass bei handelsüblichen Injektoren alle Spritzlöcher zur selben Zeit freigegeben werden. Unterschiedliche Einspritzmengen von Kraftstoff insbesondere für unterschiedliche Betriebszustände der Brennkraftmaschine, beispielsweise im Teillast- oder im Volllastbetrieb, können somit nicht über den Einspritzquerschnitt der Spritzlöcher gesteuert werden.It is also known that at commercial Injectors all spray holes released at the same time. Different injection quantities from Fuel especially for different operating states the internal combustion engine, for example in part-load or full-load operation, can therefore not over the injection cross section of the spray holes can be controlled.

Aus der DE 4023223 A1 ist des weiteren eine Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen bekannt, die mit einer zweistufigen Registerdüse ausgebildet ist. Bei dieser Registerdüse sind zwei koaxial angeordnete Düsennadeln vorgesehen, mit denen am unteren Ende des Düsenkörpers in zwei Lochkreisebenen angeordnete Gruppen mit Spritzlöchern steuerbar sind. Beide Düsennadeln sind mit jeweils einer konusförmige Dichtfläche ausgebildet, die auf einen gemeinsamen Ventilsitz wirkt, der die beiden Gruppen von Spritzlöchern enthält. Um eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Gruppen von Spritzlöchern zu vermeiden, ist zwischen den beiden Lochkreisebenen eine Trennhülse angeordnet, die mit ihrer Stirnseite auf den gemeinsamen Ventilsitz der beiden Düsennadeln wirkt. Dadurch kann jede Lochkreisebene von der ihr zugeord neten Düsennadel getrennt gesteuert werden. Diese Lösung erscheint wegen der zusätzlichen Trennhülse relativ aufwändig. Auch können im Laufe der Zeit Verschleiß- und Dichtigkeitsprobleme auftreten.From the DE 4023223 A1 a fuel injection nozzle for internal combustion engines is also known, which is designed with a two-stage register nozzle. In this register nozzle, two coaxially arranged nozzle needles are provided, with which groups with spray holes arranged in two hole circle planes can be controlled at the lower end of the nozzle body. Both nozzle needles are each formed with a conical sealing surface which acts on a common valve seat which contains the two groups of spray holes. In order to prevent the two groups of spray holes from influencing one another, a separating sleeve is arranged between the two hole circle planes, the end face of which acts on the common valve seat of the two nozzle needles. As a result, each bolt circle plane can be controlled separately from the nozzle needle assigned to it. This solution appears to be relatively complex because of the additional separating sleeve. Wear and tightness problems can also occur over time.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei einem Injektor für die Kraftstoffeinspritzung die Querschnittsfläche der Spritzlöcher so zu dimensionieren, dass die einzuspritzende Kraftstoffmenge insbesondere bei Betriebsbedingungen wie Teillast oder Volllast besser optimierbar ist. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.The invention is based on the object Basically, with an injector for the fuel injection the cross-sectional area of the spray holes to dimension that the amount of fuel to be injected in particular Can be better optimized under operating conditions such as partial load or full load is. This object is achieved with the features of the main claim.

Bei dem erfindungsgemäßen Injektor für die Kraftstoffeinspritzung in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine ergibt sich gegenüber dem bekannten Stand der Technik der Vorteil, dass die Querschnittsfläche der beiden Lochgruppen von Spritzlöchern, die in zwei Lochkreisebenen angeordnet sind, beispielsweise auf das Kennfeld eines speziellen Brennkraftmaschinentyps mit einfachen Mitteln optimal abgestimmt werden kann. So kann beispielsweise im Teillastbetrieb nur die Gruppe von Spritzlöchern, die vorzugsweise mit der kleineren Querschnittsfläche ausgebildet ist, bevorzugt geöffnet werden. Für den Volllastbetrieb werden dann die Spritzlöcher mit der größeren Querschnittsfläche mit einfachen Mitteln hinzugeschaltet. Als besonders vorteilhaft wird dabei angesehen, dass keine Trennhülse erforderlich ist und dennoch keine Verschleiß- und Dichtigkeitsprobleme auftreten können. Dadurch können mit weniger Aufwand beispielsweise bei einem Dieselmotor optimale Bedingungen insbesondere bezüglich des Verbrauchs und der Abgasemissionen erzielt werden.In the injector according to the invention for fuel injection in a combustion chamber of an internal combustion engine results in comparison with that known prior art the advantage that the cross-sectional area of the two hole groups of spray holes, which are arranged in two bolt circle planes, for example on the map of a special type of engine with simple Means can be optimally coordinated. For example, in Partial load only the group of spray holes, preferably with the smaller cross-sectional area is formed, preferably opened. For the At full load, the spray holes with the larger cross-sectional area are then easy Funds added. It is considered to be particularly advantageous that no separation sleeve is required and yet no wear and tightness problems may occur. This allows with less effort, for example with a diesel engine Conditions especially regarding of consumption and exhaust emissions can be achieved.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Injektors gegeben. Insbesondere erscheint vorteilhaft, die Spritzlöcher in der unteren Lochkreisebene mit einer größeren und die der oberen Querschnittsfläche mit einer kleineren Querschnittsfläche auszu bilden. Da die Spritzlöcher der oberen Lochkreisebene durch die äußere Düsennadel zuerst geöffnet werden, ist diese Lösung insbesondere für den Teillastbetrieb gut geeignet, da in diesem Fall eine geringere Kraftstoffmenge benötigt wird.Through the measures listed in the dependent claims are advantageous developments and improvements in the claim 1 given injector. In particular, it appears advantageous the spray holes in the lower bolt circle plane with a larger and that of the upper cross-sectional area with a smaller cross-sectional area train. Because the spray holes the upper hole circle level are opened first by the outer nozzle needle, is this solution especially for Partial load operation is suitable, since in this case a lower one Amount of fuel is required.

Alternativ erscheint es günstig, die Spritzlöcher der unteren Lochkreisebene kleiner auszubilden, wenn diese durch eine entsprechende Ausbildung der Düsennadel für den Teillastbetrieb zuerst geöffnet werden sollen.Alternatively, it appears cheap spiracles of the lower bolt circle plane to be made smaller if this is done by an appropriate design of the nozzle needle for part-load operation must be opened first should.

Für die Ausbildung unterschiedlicher Querschnittsflächen können am einfachsten die Spritzlöcher der beiden Lochgruppen mit einem unterschiedlichen Durchmesser ausgebildet sein. Die unterschiedlichen Bohrdurchmesser sind leicht einzubringen, so dass deren Herstellungskosten entsprechend niedrig gehalten werden.For the formation of different cross-sectional areas can most easily be the spray holes two hole groups with a different diameter his. The different drilling diameters are easy to insert, so that their manufacturing costs are kept correspondingly low.

Eine weitere Möglichkeit für die Ausbildung unterschiedlicher Querschnittsflächen wird auch dadurch erreicht, dass in den beiden Lochkreisebenen die Anzahl der Spritzlöcher unterschiedlich groß ausgebildet wird.Another way to train different Cross-sectional areas is also achieved in that the Number of spray holes different sizes becomes.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die äußere Düsennadel die Spritzlöcher der oberen Lochkreisebene öffnet beziehungsweise schließt. Dieses kann leicht mit einer Aktoreinheit durchgeführt werden, die im Injektor oberhalb des Düsenkörpers angeordnet ist. Die Aktoreinheit kann dabei die äußere Düsennadel beispielsweise mittels eines Hubumkehrers mechanisch oder bevorzugt mittels einer entsprechend ausgebildeten Druckfläche hydraulisch betätigen.In a further embodiment of the invention it is provided that the outer nozzle needle the spray holes the upper bolt circle level opens or closes. This can easily be done with an actuator unit, which are arranged in the injector above the nozzle body is. The actuator unit can use the outer nozzle needle, for example of a stroke reverser mechanically or preferably by means of a corresponding trained printing area operate hydraulically.

Eine besonders einfache Lösung zum Öffnen oder Schließen der Spritzlöcher in der unteren Lochkreisebene ergibt sich bei Betätigung der inneren Düsennadel. Die inneren Düsennadel ragt zu diesem Zweck mit ihrer Dichtfläche aus dem unteren Ende der äußeren Düsennadel heraus, und steuert somit die Spritzlöcher der unteren Lochkreisebene, die praktisch im Bereich der Spitze des Düsenkörpers angeordnet sind.A particularly simple solution for opening or closing the spray holes in the lower hole circle plane is obtained by actuating the inner nozzle needle. For this purpose, the inner nozzle needle protrudes with its sealing surface from the lower end of the outer nozzle needle, and thus controls the spray holes of the lower bolt circle plane are arranged practically in the region of the tip of the nozzle body.

Als Vorteil wird auch angesehen, zum Schließen der Spritzlöcher in der unteren Lochkreisebene eine Druckfeder zu verwenden, die die innere Düsennadel mit ihrem Dichtsitz gegen die unteren Lochkreisebene drückt. Bei entsprechender Dimensionierung der Druckfeder ist so sichergestellt, dass die Spritzlöcher der unteren Lochkreisebene verschlossen sind und nur geöffnet werden können, wenn sich die äußere Düsennadel etwas nach oben bewegt hat, wobei die Aufwärtsbewegung durch den vorherrschenden Kraftstoffdruck unter der Dichtfläche der äußeren Düsennadel verstärkt werden kann.It is also considered an advantage to close the spray holes to use a compression spring in the lower bolt circle plane the inner nozzle needle presses with its sealing seat against the lower bolt circle level. at appropriate dimensioning of the compression spring is ensured that the spray holes the lower bolt circle level are closed and can only be opened can, when the outer nozzle needle has moved slightly upwards, with the upward movement by the predominant Fuel pressure under the sealing surface of the outer nozzle needle are increased can.

Die innere Düsennadel wird durch einen Mitnehmer von ihrem Dichtsitz abgehoben, der am einfachsten unter einen kleinen Hubkolben am oberen Ende der inneren Düsennadel greift. Auf diese Weise ist auch sichergestellt, dass zum Öffnen der Spritzlöcher in zeitlicher Reihenfolge zuerst die äußere Düsennadel und danach die innere Düsennadel betätigt werden.The inner nozzle needle is driven by a driver lifted from their sealing seat, the easiest under a small one Reciprocating piston engages at the upper end of the inner nozzle needle. To this Way is also ensured that to open the spray holes in First the outer nozzle needle and then the inner one nozzle needle be operated.

Wenn zwischen dem Mitnehmer, der beispielsweise als Stufe ausgebildet sein kann, und dem Hubkolben ein gewisses Spiel vorgegeben ist, dann kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass die nur äußere Düsennadel angehoben wird. Die innere Düsennadel wird jedoch dagegen erst angehoben, wenn die äußere Düsennadel bereits eine gewisse Hubstrecke beziehungsweise einen Leerhub zurückgelegt hat. Dieses kann beispielsweise durch unterschiedlich lange Ansteuersignale für die äußere Düsennadel erreicht werden.If between the carrier, the can be formed, for example, as a step, and the reciprocating piston a certain game is given, then can be advantageous achieved that the only outer needle is raised. The inner nozzle needle however, is only raised when the outer nozzle needle has already reached a certain stroke distance or has completed an idle stroke. This can, for example can be achieved by driving signals for the outer nozzle needle of different lengths.

Zum Schließen der Spritzlöcher ist vorgesehen, vorzugsweise beide Düsennadeln gleichzeitig oder alternativ zuerst die äußere Düsennadel und danach die innere Düsennadel zu betätigen. Dieses kann vorteilhaft durch Abstimmung der Druckfeder und durch eine entsprechende Ausbildung der Dichtfläche an der inneren Düsennadel bestimmt werden.To close the spray holes provided, preferably both nozzle needles Simultaneously or alternatively, first the outer nozzle needle and then the inner one nozzle needle to operate. This can be advantageous by tuning the compression spring and by a corresponding design of the sealing surface on the inner nozzle needle be determined.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in the description below explained in more detail.

1 zeigt in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Injektor mit einer Registerdüse, 1 shows a schematic representation of an injector according to the invention with a register nozzle,

2 zeigt ein Schnittbild von der unteren Düsenspitze, wenn die Spritzlöcher geschlossen sind, 2 shows a sectional view of the lower nozzle tip when the spray holes are closed,

3 zeigt ein Schnittbild vom oberen Teil der Registerdüse, 3 shows a sectional view of the upper part of the register nozzle,

4 zeigt ein zweites Schnittbild von der unteren Düsenspitze, wenn die äußere Düsennadel von ihrem Dichtsitz abgehoben und die inneren Düsennadel die unteren Spritzlöcher verschlossen hält, 4 shows a second sectional view of the lower nozzle tip when the outer nozzle needle is lifted from its sealing seat and the inner nozzle needle keeps the lower spray holes closed,

5 zeigt ein zweites Schnittbild von dem oberen Teil der Registerdüse bei gleicher Ansteuerung wie in 4, 5 shows a second sectional view of the upper part of the register nozzle with the same control as in 4 .

6 zeigt ein drittes Schnittbild von der unteren Düsenspitze, bei der die beiden Düsennadeln von ihrem Dichtsitz abgehoben haben und 6 shows a third sectional view of the lower nozzle tip, in which the two nozzle needles have lifted off their sealing seat and

7 zeigt ein drittes Schnittbild vom oberen Teil der Registerdüse, wenn beide Düsennadeln an ihrem oberen Anschlag anliegen. 7 shows a third sectional view of the upper part of the register nozzle when both nozzle needles abut their upper stop.

1 zeigt in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Injektor 12 mit einer Registerdüse 1. Der Injektor 12 ist als Schnittbild dargestellt und zeigt im oberen Teil ein Gehäuse 15, in das eine zentrale erste Bohrung 13a eingebracht ist. In der zentralen ersten Bohrung 13a ist ein Steuerkolben 13 angeordnet. Oberhalb des Steuerkolbens 13 befindet sich ein Steuerraum 20, der über eine Zulaufdrossel 19 mit einer Kraftstoff-Druckleitung 14 verbunden ist. Des weiteren ist der Steuerraum 20 im oberen Bereich mit einer Ablaufdrossel 18 ausgebildet, an deren zweites Ende sich eine Auskesselung 25 anschließt. Die Auskesselung 25 weist an ihrem oberen Ende entlang der Mittelachse ein Ventil auf, das mit einem Ventilpilz 21 verschlossen werden kann. Der Ventilpilz 21 ragt mit seinem Schaft in eine weiter oben angeordnete zweite Auskesselung 24 und kann hier von einem Betätigungskolben 22 nach unten gedrückt werden. Das obere Ende des Betätigungskolbens 22 ist mit einem unteren Ende eines piezoelektrischen Aktors 16 gekoppelt, der beim Anlegen einer elektrischen Spannung sich ausdehnt und folglich den Betätigungskolben 22 nach unten drückt und dabei den Kraftstoffabfluss in die zweite Auskesselung 24 freigibt. Damit der Kraftstoff abfließen kann, besitzt die zweite Auskesselung 24 ein Leckagebohrung 23, die über eine nicht dargestellte Leitung mit einem Kraftstofftank verbunden werden kann. 1 shows a schematic representation of an injector according to the invention 12 with a register nozzle 1 , The injector 12 is shown as a sectional view and shows a housing in the upper part 15 in which a central first hole 13a is introduced. In the central first hole 13a is a control piston 13 arranged. Above the control piston 13 there is a control room 20 that has an inlet throttle 19 with a fuel pressure line 14 connected is. Furthermore, the control room 20 in the upper area with an outlet throttle 18 trained, at the second end there is a relief 25 followed. The release 25 has at its upper end along the central axis a valve which is connected to a valve mushroom 21 can be closed. The valve mushroom 21 protrudes with its shaft into a second excavation arranged further up 24 and can be here from an actuating piston 22 be pushed down. The upper end of the operating piston 22 is with a lower end of a piezoelectric actuator 16 coupled, which expands when an electrical voltage is applied and consequently the actuating piston 22 pushes down and thereby the fuel outflow into the second boiler 24 releases. So that the fuel can drain, the second boiler has 24 a leak hole 23 that can be connected to a fuel tank via a line, not shown.

Das Gehäuse 15 des Injektors 12 ist mit dem Düsengehäuse 9 der Registerdüse 1 beispielsweise mittels einer Schraubverbindung fest verbunden. Die Registerdüse 1 weist eine äußere Düsennadel 2 und eine innere Düsennadel 3 auf, die in einer koaxialen Längsbohrung der äußere Düsennadel 2 geführt wird.The housing 15 of the injector 12 is with the nozzle housing 9 the register nozzle 1 for example, firmly connected by means of a screw connection. The register nozzle 1 has an outer nozzle needle 2 and an inner nozzle needle 3 on that in a coaxial longitudinal bore of the outer nozzle needle 2 to be led.

Die innere Düsennadel 3 ist in der koaxialen Längsbohrung der äußeren Düsennadel 2 beweglich angeordnet. Die inneren Düsennadel 3 ist nach unten etwas verlängert ausgeführt und weist an ihrem unteren Ende ebenfalls eine Dichtfläche auf, mit der eine zweite Gruppe von Spritzlöchern abgedichtet werden kann, die in einer unteren Lochkreisebene 7 des Düsengehäuses 9 an einem zweiten entsprechend ausgeformten Ventilsitz angeordnet sind. Am oberen Ende ist die innere Düsennadel 3 als Hubkolben 17 ausgebildet, auf den eine Druckfeder 4 Druck nach unten ausübt. Vorzugsweise erhält die äußere Düsennadel 2 im Bereich des Hubkolbens 17 und der Druckfeder 4 eine Aussparung, die den Hubkolben 17 mit der Druckfeder 4 aufnehmen kann. Durch die Aussparung entsteht an der äußeren Düsennadel 3 unterhalb des Hubkolbens 17 eine Stufe, die als Mitnehmer 8 wirkt und bei einer Aufwärtsbewegung der äußeren Düsennadel 2 die inneren Düsennadel 3 anhebt. Des weiteren ist zwischen dem Mitnehmer 8 und der Unterseite des Hubkolbens 17 ein gewisser Leerhub vorgesehen, dessen Funktion später noch näher erläutert wird.The inner nozzle needle 3 is in the coaxial longitudinal bore of the outer nozzle needle 2 arranged movably. The inner nozzle needle 3 is slightly extended downwards and also has at its lower end a sealing surface with which a second group of spray holes can be sealed, which is in a lower bolt circle plane 7 of the nozzle housing 9 are arranged on a second correspondingly shaped valve seat. At the top is the inner nozzle needle 3 as a piston 17 trained on which a compression spring 4 Exerts pressure downwards. The outer nozzle needle preferably receives 2 in the area of the reciprocating piston 17 and the compression spring 4 a recess that the reciprocating piston 17 with the compression spring 4 can record. The recess creates on the outer nozzle needle 3 below the piston 17 a level that as a driver 8th acts and with an upward movement of the outer nozzle needle 2 the inner nozzle needle 3 raising. Furthermore is between the driver 8th and the bottom of the piston 17 a certain idle stroke is provided, the function of which will be explained in more detail later.

An der Mantelfläche der äußeren Düsennadel 2 sind an geeigneten Stellen, beispielsweise im oberen und im unteren Bereich der äußeren Düsennadel 2 zwei Druckstufen 5 ausgebildet, die mit der Druckleitung 14 in Verbindung stehen. Die Druckleitung 14 ist mit Kraftstoff wie Benzin oder insbesondere Diesel gefüllt und steht als Teil eines Common Rail Einspritzsystems unter hohem Druck. Der Pfeil oberhalb der Druckleitung 14 soll die Fließrichtung des Kraftstoffs anzeigen.On the outer surface of the outer nozzle needle 2 are in suitable locations, for example in the upper and lower areas of the outer nozzle needle 2 two pressure levels 5 trained with the pressure line 14 stay in contact. The pressure line 14 is filled with fuel such as petrol or especially diesel and is under high pressure as part of a common rail injection system. The arrow above the pressure line 14 should indicate the direction of flow of the fuel.

Im Folgenden wird die prinzipielle Funktionsweise des erfindungsgemäßen Injektors 12 näher erläutert.The principle of operation of the injector according to the invention is described below 12 explained in more detail.

Im nicht aktivierten Zustand sind alle Spritzlöcher der beide Lochkreisebenen 6, 7 geschlossen, wobei die Registerdüse 1 mit ihrer Druckleitung 14 als auch der Steuerraum 20 mit dem unter hohem Druck stehenden Kraftstoff gefüllt ist. Wird der Aktor 16 beispielsweise mit einem kurzen Spannungsimpuls angesteuert, dann verlängert er sich nach unten. Dadurch wird der Betätigungskolben 22 gegen den Ventilpilz 21 gedrückt, so dass das Ventil zur zweiten Auskesselung 25 geöffnet wird. Dadurch kann der im Steuerraum 20 unter Druck befindliche Kraftstoff über die Leckagebohrung 23 abfließen. Durch eine geeignete Abstimmung der beiden Drosseln 18, 19 sinkt der Druck im Steuerraum 20. Die Schließkraft auf den Steuerkolben 13 wird dadurch reduziert und die äußere Düsennadel 2 öffnet die Spritzlöcher der ersten Lochkreisebene 6. Da die beiden Drosseln 18, 19 das Entleeren beziehungsweise das Füllen des Steuerraums 20 mit Kraftstoff beeinflussen, kann insbesondere das Abheben der äußeren Düsennadel 2 von ihrem Ventilsitz und im Anschluss daran das Abheben der inneren Düsennadel 3 über die Länge des anliegenden Steuersignals an dem Aktor 16 gesteuert werden. Es ist vorgesehen, dass bei einem kurzen Spannungsimpuls am Aktor 16 der Mitnehmer 8 (3) die äußere Düsennadel 2 lediglich bis zum Anschlag an die Unterseite des Hubkolbens 17 der inneren Düsennadel 3 anhebt, da die innere Düsennadel 3 durch die Druckfeder 4 mit einer noch größeren Kraft gegen ihren unteren Ventilsitz gepresst wird und die Spritzlöcher der zweiten Lochkreisebene 7 weiterhin geschlossen hält. Der Ruheabstand zwischen der Unterseite des Hubkolbens 17 der inneren Düsennadel 3 und dem Mitnehmer 8 an der äußeren Düsennadel 2 entspricht somit einem Leerhub A, wie er in 3 dargestellt ist.In the non-activated state, all spray holes are on both bolt circle levels 6 . 7 closed, the register nozzle 1 with their pressure line 14 as well as the control room 20 is filled with the fuel under high pressure. Becomes the actuator 16 for example driven with a short voltage pulse, then it extends downwards. This will make the actuator piston 22 against the valve mushroom 21 pressed so that the valve for the second decoupling 25 is opened. This can be in the control room 20 pressurized fuel through the leakage hole 23 flow away. By a suitable adjustment of the two chokes 18 . 19 the pressure in the control room drops 20 , The closing force on the control piston 13 is reduced and the outer nozzle needle 2 opens the spray holes of the first bolt circle level 6 , Because the two chokes 18 . 19 emptying or filling the control room 20 can affect with fuel, in particular the lifting of the outer nozzle needle 2 from their valve seat and then lifting the inner nozzle needle 3 over the length of the control signal present at the actuator 16 to be controlled. It is provided that with a short voltage pulse on the actuator 16 the driver 8th ( 3 ) the outer nozzle needle 2 only up to the stop on the underside of the reciprocating piston 17 the inner nozzle needle 3 as the inner nozzle needle 3 through the compression spring 4 is pressed with an even greater force against its lower valve seat and the spray holes of the second bolt circle level 7 still keeps closed. The resting distance between the underside of the reciprocating piston 17 the inner nozzle needle 3 and the driver 8th on the outer nozzle needle 2 corresponds to an idle stroke A as in 3 is shown.

Wird der kurze Spannungsimpuls wieder abgeschaltet, dann schließt der Ventilpilz 21 mit Hilfe des Betätigungskolbens 22 das Ventil zur zweiten Auskesselung 24, so dass sich hier wieder ein Druck aufbaut, der die äußere Düsennadel 2 wieder nach unten drückt, so dass die Spritzlöcher in der ersten Lochkreisebene 6 geschlossen werden.If the short voltage pulse is switched off again, the valve mushroom closes 21 with the help of the actuating piston 22 the valve for the second release 24 , so that pressure builds up here again, which is the outer nozzle needle 2 pushes down again so that the spray holes in the first bolt circle plane 6 getting closed.

Bei einem längeren Spannungsimpuls baut sich unter der äußeren Düsennadel 2 ein so großer Druck auf, dass die Gegenkraft der Druckfeder 4 überwunden wird und infolge dessen die innere Düsennadel 3 ebenfalls wie die äußere Düsennadel 2 von ihrem Ventilsitz abgehoben wird und dabei auch die Spritzlöcher der zweiten Lochkreisebene 7 geöffnet werden.With a longer voltage pulse builds up under the outer nozzle needle 2 such a large pressure that the counterforce of the compression spring 4 is overcome and as a result the inner nozzle needle 3 also like the outer nozzle needle 2 is lifted off its valve seat and thereby also the spray holes of the second bolt circle level 7 be opened.

Der Schließvorgang kann so gesteuert werden, dass vorzugsweise beide Düsennadeln 2, 3 gleichzeitig oder alternativ zuerst die äußere Düsennadel 3 und kurz danach die innere Düsennadel 3 die Spritzlöcher verschließen. Das ist durch eine geeignete Auslegung der Druckfeder 4 und den Druckverhältnissen unter der inneren Düsennadel 3 vorgebbar.The closing process can be controlled so that both nozzle needles are preferred 2 . 3 at the same time or alternatively first the outer nozzle needle 3 and shortly afterwards the inner nozzle needle 3 close the spray holes. This is due to a suitable design of the compression spring 4 and the pressure conditions under the inner nozzle needle 3 predetermined.

Erfindungswesentlich ist, dass die Spritzlöcher in den beiden Lochkreisebenen 6, 7 durch die Wahl geeigneter Querschnittsflächen auf einen speziellen Motortyp angepasst werden. So kann zur Optimierung beispielweise des Kraftstoffverbrauchs oder der Abgasemissionen der Querschnitt der Spritzlöcher in der oberen ersten Lochkreisebene 6 von dem der unteren zweiten Lochkreisebene 7 unterschiedlich ausgeführt sein. Beispielsweise kann für den Teillastbereich der Lochquerschnitt in der erste Lochkreisebene 6 kleiner ausgebildet sein als in der zweiten Lochkreisebene 7, die bei Volllast hinzugeschaltet werden kann. Dieses kann durch unterschiedlich große Lochdurchmesser und/oder unterschiedliche Anzahlen von Spritzlöchern erreicht werden.It is essential to the invention that the spray holes in the two bolt circle planes 6 . 7 can be adapted to a specific engine type by selecting suitable cross-sectional areas. For example, in order to optimize fuel consumption or exhaust gas emissions, the cross section of the spray holes in the upper first hole circle plane can be used 6 from that of the lower second bolt circle level 7 be executed differently. For example, the hole cross section in the first bolt circle plane can be used for the partial load range 6 be made smaller than in the second bolt circle plane 7 , which can be switched on at full load. This can be achieved by hole diameters of different sizes and / or different numbers of spray holes.

2 zeigt in vergrößerter Darstellung ein Schnittbild des unteren Teils der Registerdüse 1. Es zeigt die beiden Düsennadeln 2, 3 im Düsengehäuse 9, die mit ihren Dichtflächen 10, 11 auf ihren Ventilsitzen im Düsengehäuse 9 aufliegen und die beiden Gruppen von Spritzlöchern in den beiden Lochkreisebenen 6,7 verschließen. Die beiden Düsennadeln 2, 3 sind in dieser Position nicht angesteuert und verschließen die Spritzlöcher kraftstoffdicht. 2 shows an enlarged view of a sectional view of the lower part of the register nozzle 1 , It shows the two nozzle needles 2 . 3 in the nozzle housing 9 that with their sealing surfaces 10 . 11 on their valve seats in the nozzle housing 9 rest and the two groups of spray holes in the two bolt circle planes 6 . 7 close. The two nozzle needles 2 . 3 are not activated in this position and close the spray holes in a fuel-tight manner.

3 zeigt das Kopfende der beiden Düsennadeln 2, 3 in der gleichen Situation. Die Druckfeder 4 drückt die innere Düsennadel 3 über den Hubkolben 17 nach unten. Zwischen der Unterseite des Hubkolbens 17 und dem Mitnehmer 8 an der äußeren Düsennadel 2 ist in dieser Stellung der beiden Düsennadeln 2, 3 der vorgegebene Leerhub A erkennbar. Des weiteren ist ein Hub B erkennbar, um den sich die äußere Düsenadel 2 bewegen und teilweise auch die innere Düsennadel 3 mitnehmen kann, wie später noch erläutert wird. 3 shows the head end of the two nozzle needles 2 . 3 in the same situation. The compression spring 4 presses the inner nozzle needle 3 over the piston 17 downward. Between the bottom of the piston 17 and the driver 8th on the outer nozzle needle 2 is in this position of the two nozzle needles 2 . 3 the specified idle stroke A can be seen. A stroke B can also be seen around which the outer nozzle needle is located 2 move and partly also the inner nozzle needle 3 can take along, as will be explained later.

Die 4 und 5 zeigen die Situation, wenn der Aktor mit einem kurzen Spannungsimpuls angesteuert wurde und die äußere Düsennadel 2 sich um den Leerhub A nach oben bewegt hat. In 4 ist erkennbar, dass die erste Dichtfläche 10 der äußere Düsennadel 2 die obere Gruppe von Spritzlöchern in der ersten Lochkreisebene 6 geöffnet hat, während die inneren Düsennadel 3 mit der zweiten Dichtfläche 11 die untere Gruppe von Spritzlöchern der zweiten Lochkreisebene 7 noch verschlossen hält.The 4 and 5 show the situation when the actuator was activated with a short voltage pulse and the outer nozzle needle 2 has moved upwards by idle stroke A. In 4 it can be seen that the first sealing surface 10 the outer nozzle needle 2 the upper group of spray holes in the first bolt circle level 6 has opened while the inner nozzle needle 3 with the second sealing surface 11 the bottom group of spray holes the second Loch county level 7 still closed.

In 5 ist die gleiche Situation am Kopf der beiden Düsennadeln 2, 3 dargestellt. Die äußere Düsennadel 2 hat sich um den Leerhub A nach oben bewegt und drückt nun mit ihrem Mitnehmer 8 gegen die Unterseite des Hubkolbens 17. Die innere Düsennadel 3 hat sich noch nicht bewegt. Der Hub B hat sich entsprechend verkleinert. Die Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren haben stets die gleiche Bedeutung und müssen daher nicht erneut erläutert werden.In 5 is the same situation at the head of the two nozzle needles 2 . 3 shown. The outer nozzle needle 2 has moved upwards by the idle stroke A and is now pressing with its driver 8th against the underside of the piston 17 , The inner nozzle needle 3 hasn't moved yet. The stroke B has been reduced accordingly. The reference symbols in the various figures always have the same meaning and therefore do not have to be explained again.

Die 6 und 7 zeigen nun die Situation, wenn der Aktor mit einem längeren Impuls angesteuert wurde und dadurch beide Düsennadeln 2, 3 angehoben werden. In 6 ist erkennbar, dass beide Dichtflächen 10, 11 der beiden Düsennadeln 2, 3 die beiden Gruppen von Spritzlöchern in den beiden Lochkreisebenen 6, 7 freigegeben haben, so dass aus allen Spritzlöchern Kraftstoff austreten kann.The 6 and 7 now show the situation when the actuator was actuated with a longer pulse and thereby both nozzle needles 2 . 3 be raised. In 6 it can be seen that both sealing surfaces 10 . 11 of the two nozzle needles 2 . 3 the two groups of spray holes in the two bolt circle planes 6 . 7 have released so that fuel can escape from all spray holes.

7 zeigt die gleiche Situation am Kopf der beiden Düsennadeln 2, 3. Die äußere Düsennadel 3 hat sich um den vollen Hub B nach oben bewegt und dabei die inneren Düsennadel 3 entsprechend mitgenommen. Beide Düsennadeln 2, 3 haben jetzt ihren maximalen Weg zurückgelegt und beispielsweise für den Volllastbetrieb alle Spritzlöcher geöffnet. Nach Abschalten der Steuerspannung ist der Vorgang reversibel. Auf diese Weise können beliebige Einspritzzyklen vorgegeben und gesteuert werden und für alle Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine angepasste, optimale Verhältnisse erzielt werden. 7 shows the same situation at the head of the two nozzle needles 2 . 3 , The outer nozzle needle 3 has moved up the full stroke B and the inner nozzle needle 3 taken along accordingly. Both nozzle needles 2 . 3 have now covered their maximum distance and, for example, opened all spray holes for full load operation. After switching off the control voltage, the process is reversible. In this way, arbitrary injection cycles can be predetermined and controlled and optimal conditions adapted for all operating conditions of the internal combustion engine can be achieved.

Claims

Injector for fuel injection into a combustion chamber of an internal combustion engine, with a register nozzle ( 1 ), with two nozzle needles inside ( 2 . 3 ) are arranged coaxially, each nozzle needle ( 2 . 3 ) a sealing surface at its lower end ( 10 . 11 ) with which in two bolt circle planes ( 6 . 7 ) the register nozzle ( 1 ) separately arranged spray holes are open or closable, characterized in that the spray holes of the two bolt circle planes ( 6 . 7 ) are designed with different cross-sectional areas.

Injector according to claim 1, characterized in that the cross-sectional area of the lower bolt circle plane ( 7 ) is larger than the cross-sectional area of the upper bolt circle plane ( 6 ).

Injector according to claim 1, characterized in that the cross-sectional area of the lower bolt circle plane ( 7 ) is smaller than the cross-sectional area of the upper bolt circle plane ( 6 ).

Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the spray holes of the two bolt circle planes ( 6 . 7 ) have different diameters.

Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the number of spray holes in the two bolt circle planes ( 6 . 7 ) is of different sizes.

Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the outer nozzle needle ( 2 ) is formed, the spray holes of the upper bolt circle level ( 6 ) to open or close.

Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the inner nozzle needle ( 3 ) is formed, the spray holes of the lower bolt circle level ( 7 ) to open or close.

Injector according to one of the preceding claims, characterized in that to close the lower spray holes, the register nozzle ( 1 ) a compression spring ( 4 ) with which the inner nozzle needle ( 3 ) with its sealing surface ( 10 ) against the lower bolt circle level ( 7 ) can be pressed.

Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the outer nozzle needle ( 2 ) with a carrier ( 8th ) with which the inner nozzle needle ( 3 ) to open the spray holes in the lower bolt circle level ( 7 ) can be raised.

Injector according to claim 9, characterized in that the driver ( 8th ) is formed, the inner nozzle needle ( 3 ) only after a predetermined idle stroke (A) of the outer nozzle needle ( 2 ) to raise.

Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the register nozzle ( 1 ) is designed to open the spray holes in the two bolt circle planes ( 6 . 7 ) first the outer nozzle needle ( 2 ) and then the inner nozzle needle ( 3 ) to operate.

Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the register nozzle ( 1 ) that both nozzle needles (to close the spray holes) 2 . 3 ) Simultaneously or alternatively first the outer nozzle needle ( 3 ) and then the inner nozzle needle ( 3 ) close the spray holes.