DE10349639A1

DE10349639A1 - Fuel injection valve for internal combustion engines

Info

Publication number: DE10349639A1
Application number: DE2003149639
Authority: DE
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2005-05-19
Also published as: WO2005040594A1

Abstract

Kraftstoffeinspritzventil mit einer Ventilaußennadel (10) und einer in dieser angeordneten Ventilinnennadel (12), die jeweils mit einem Ventilsitz (7) zusammenwirken und dabei die Öffnung jeweils wenigstens einer Einspritzöffnung (20; 22) steuern. Durch den Druck in einem inneren Steuerraum (36) wird eine Schließkraft in Richtung des Ventilsitzes (7) auf die Ventilinnennadel (12) ausgeübt, wobei der innere Steuerraum über ein Steuerventil (40) und einen Leckölablauf (50) mit einem Leckölraum verbindbar ist. Im Kraftstoffeinspritzventil ist ein Druckstufenraum (34) vorhanden, der mit Kraftstoff befüllbar ist und durch den eine hydraulische, vom Ventilsitz (7) weggerichtete Kraft zumindest mittelbar auf die Ventilinnennadel (12) ausgeübt wird (Figur 1).Fuel injection valve with a valve outer needle (10) and arranged therein a valve inner needle (12), each cooperating with a valve seat (7) and thereby control the opening of at least one injection port (20; 22). By the pressure in an inner control chamber (36) a closing force in the direction of the valve seat (7) on the inner valve needle (12) is exercised, wherein the inner control chamber via a control valve (40) and a leakage oil drain (50) is connectable to a leakage oil space. The fuel injection valve has a pressure step space (34) which can be filled with fuel and by which a hydraulic force directed away from the valve seat (7) is exerted at least indirectly on the valve inner needle (FIG. 1).

Description

Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen aus, wie es dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht und aus der Schrift WO 02/42637 A1 bekannt ist. Ein solches Kraftstoffeinspritzventil weist eine Ventilaußennadel und eine Ventilinnennadel auf, wobei die Ventilinnennadel in der Ventilaußennadel geführt ist. Sowohl die Ventilaußennadel als auch die Ventilinnennadel wirken mit einem Ventilsitz zusammen und steuern dabei jeweils die Öffnung wenigstens einer Einspritzöffnung. Im Kraftstoffeinspritzventil ist ein innerer Steuerraum ausgebildet, der mit Kraftstoff gefüllt ist und durch dessen Druck eine Schließkraft in Richtung des Ventilsitzes auf die Ventilinnennadel ausgeübt wird. Darüber hinaus ist ein Steuerventil vorhanden, durch welches der Druck im inneren Steuerraum abgesenkt oder erhöht werden kann. Eine Öffnungskraft auf die Ventilinnennadel wird durch hydraulische Beaufschlagung von Teilen der Ventilinnennadel erzeugt. Je nach Druck im inneren Steuerraum bleibt die Ventilinnennadel geschlossen oder hebt nach dem Abheben der Ventilaußennadel, angetrieben durch die hydraulische Öffnungskraft, vom Ventilsitz ab und gibt die von ihr gesteuerte Einspritzöffnung frei.The The invention relates to a fuel injection valve for internal combustion engines from, as it corresponds to the preamble of claim 1 and from the Scriptures WO 02/42637 A1 is known. Such a fuel injection valve has a valve outer needle and a valve inner needle, wherein the valve inner needle in the valve outer needle guided is. Both the valve outer needle as well as the valve inner needle cooperate with a valve seat and control the opening in each case at least one injection port. In the fuel injection valve, an inner control chamber is formed, filled with fuel is and by the pressure of a closing force in the direction of the valve seat is exerted on the valve inner needle. About that In addition, a control valve is provided, through which the pressure in inner control room can be lowered or increased. An opening force on the valve inner needle is by hydraulic admission produced by parts of the valve inner needle. Depending on the pressure inside Control chamber, the valve inner needle remains closed or lifts after the Lifting the valve outer needle, driven by the hydraulic opening force, from the valve seat and releases the injection port it controls.

Das bekannte Kraftstoffeinspritzventil weist hierbei jedoch den Nachteil auf, dass die Einspritzrate bei Volllastbetrieb nur begrenzt schnell ansteigen kann. Zuerst muss hier die Ventilaußennadel vom Ventilsitz abgehoben haben, damit auf die Ventilinnennadel eine hydraulische Öffnungskraft wirkt und diese sich in Bewegung setzen kann. Der gesamte Einspritzquerschnitt wird somit sukzessiv aufge steuert, weshalb sich steile Anstiege der Einspritzrate zu Beginn der Einspritzung nicht darstellen lassen. Dies erhöht die Einspritzdauer im Volllastbetrieb, was sich ungünstig auf die Leistung und auf den Verbrennungsablauf auswirkt.The However, known fuel injection valve has the disadvantage here on that the injection rate at full load operation only limited fast can rise. First, the valve outer needle must be lifted off the valve seat have, so that on the valve inner needle a hydraulic opening force works and this can set in motion. The entire injection cross section is thus successively controlled, which is why steep climbs the injection rate can not be displayed at the beginning of the injection. This increases the injection duration in full load operation, which is unfavorable the performance and the combustion process.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass bei einem Kraftstoffeinspritzventil mit ineinander geführten Ventilnadeln ein ebenso steiler Anstieg der Einspritzrate erreicht werden kann wie bei einem Einspritzventil mit nur einer Ventilnadel. Hierzu ist die Ventilinnennadel separat ansteuerbar und kann bereits öffnen, ehe die Ventilaußennadel den Einspritzquerschnitt freigibt. Durch diese unabhängige Steuerbarkeit der Ventilnadeln ist der steile Einspritzverlaufsanstieg zu Beginn der Einspritzung erreichbar, ohne die Flexibilität hinsichtlich eines Einspritzquerschnittes aufzugeben, der bei Bedarf auch nur teilweise aufgesteuert werden kann. Durch einen Druckstufenraum, der mit Kraftstoff befüllbar ist und durch den eine hydraulische Kraft auf die Ventilinnennadel in Öffnungsrichtung ausgeübt werden kann, wird bei Absenkung des Kraftstoffdrucks im inneren Steuerraum die Ventilinnennadel in ihre Öffnungsposition, d.h. weg vom Ventilsitz gefahren, so dass die inneren Einspritzöffnungen zwar freigegeben werden, aber eine Einspritzung vorerst nicht erfolgt. Erst nachdem die Ventilaußennadel vom Ventilsitz abhebt, fließt Kraftstoff zu den Einspritzöffnungen, und der gesamte Einspritzquerschnitt wird gleichzeitig mit Kraftstoff versorgt.The Fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of claim 1, in contrast, the Advantage of that in a fuel injection valve with one another guided valve needles an equally steep increase in the injection rate can be achieved as with an injection valve with only one valve needle. For this is the valve inner needle separately controllable and can already open, before the valve outer needle releases the injection cross section. Through this independent controllability The valve needles is the steep injection rate increase at the beginning reach the injection, without the flexibility in terms of an injection cross-section give up, which are opened only partially if necessary can. Through a pressure step space that can be filled with fuel and by a hydraulic force on the valve inner needle in the opening direction exercised can be, when lowering the fuel pressure in the interior Control chamber the valve inner needle in its open position, i. away from Valve seat driven so that the inner injection openings Although released, but an injection is not done for the time being. Only after the valve outer needle lifts off the valve seat, fuel flows to the injection openings, and the entire injection cross-section is supplied with fuel at the same time.

Durch die abhängigen Ansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung möglich.By the dependent ones claims are advantageous developments of the subject of the invention possible.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung ist der Druckstufenraum mit dem Hochdruckbereich verbunden, der auch für die Kraftstoffversorgung der Einspritzöffnungen sorgt. Dies erlaubt eine einfache Konstruktion, ohne dass weitere Hochdruckkanäle im Gehäuse des Kraftstoffeinspritzventils vorgesehen werden müssten.In a first advantageous embodiment of the pressure step space connected to the high-pressure area, which also for the fuel supply injection ports provides. This allows a simple construction without any further High-pressure channels in the case of the fuel injection valve would have to be provided.

Besonders vorteilhaft ist die Steuerung des Kraftstoffeinspritzventils mittels eines einzigen Steuerventils, das vorzugsweise als 3/3-Wege-Ventil ausgebildet ist. Das 3/3-Wege-Ventil umfasst einen Ventilsteuerraum, der mit dem inneren Steuerraum, einem äußeren Steuerraum, der der Schließkrafterzeugung auf die Ventilaußennadel dient, und mit einem Leckölraum verbunden ist. Durch das Steuerventilglied, das im Steuerventilraum beweglich ist, können die einzelnen Ab- und Zuläufe des Ventilsteuerraums geöffnet und geschlossen werden. Vorteilhaft ist hierbei eine Funktion, bei der das Steuerventilglied in einer ersten Schaltposition den Leckölablauf verschließt, in einer zweiten Schaltposition sämtliche Zu- und Abläufe im Ventilsteuerraum öffnet und in einer dritten Schaltposition den Ablauf aus dem inneren Steuerraum verschließt, während es den Ablauf aus dem äußeren Steuerraum und die Leckölablauf öffnet. Insbesondere ist es hierbei vorteilhaft, wenn das Steuerventilglied durch einen Piezoaktor gesteuert wird, so dass zwischen der ersten und der dritten Schaltposition jede Zwischenposition angefahren werden kann, so dass die Zu- und Abläufe auch gedrosselt geöffnet werden können.Especially advantageous is the control of the fuel injection valve by means a single control valve, preferably as a 3/3-way valve is trained. The 3/3-way valve includes a valve control room, the one with the inner control room, an outer control room, the closing power generation on the valve outer needle serves, and with a leak oil room connected is. By the control valve member in the control valve chamber is mobile, the individual discharges and inlets the valve control room opened and closed. An advantage here is a function in the control valve member in a first switching position the leak oil drain closes, opens in a second switching position all inlets and outlets in the valve control room and in a third switching position the drain from the inner control room closes, while it's the drain from the outer control room and the leak oil drain opens. Especially it is advantageous in this case if the control valve member by a Piezoelectric actuator is controlled so that between the first and the third switching position each intermediate position can be approached, so that the Zu- and procedures also opened throttled can be.

Zeichnungdrawing

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. Es zeigtIn the drawing is an embodiment of the illustrated fuel injection valve according to the invention. It shows

1 ein Kraftstoffeinspritzventil mit seinen wesentlichen Komponenten im Längsschnitt, 1 a fuel injection valve with its essential components in longitudinal section,

2 ein Diagramm, das den Nadelhub von Ventilinnen- und Ventilaußennadel und die Einspritzrate bei den bisher bekannten Kraftstoffeinspritzventilen als Funktion der Zeit darstellt und 2 a diagram illustrating the needle stroke of Ventilinnen- and valve outer needle and the injection rate in the previously known fuel injection valves as a function of time and

3 ein Diagramm in gleicher Darstellung wie 2, wobei hier der Verlauf beim erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventil dargestellt ist. 3 a diagram in the same representation as 2 , Here, the course is shown in the fuel injection valve according to the invention.

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst ein Gehäuse 1, das in 1 im Längsschnitt dargestellt ist und das auch mehrteilig ausgeführt sein kann.In 1 an embodiment of the fuel injection valve according to the invention is shown. The fuel injection valve comprises a housing 1 , this in 1 is shown in longitudinal section and can also be made in several parts.

Im Gehäuse 1 ist eine Bohrung 3 ausgebildet, an deren brennraumseitigem Ende ein im wesentlichen konischer Ventilsitz 7 ausgebildet ist. Vom Ventilsitz 7 gehen innere Einspritzöffnungen 22 und äußere Einspritzöffnungen 20 aus, die in Einbaulage des Kraftstoffeinspritzventils in den Brennraum münden. Die Bohrung 3 weist eine radiale Erweiterung auf, die einen Druckraum 5 bildet und in die ein im Gehäuse 1 verlaufender Zulaufkanal 8 mündet. Über den Zulaufkanal 8 lässt sich der Druckraum 5 mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllen, so dass der Zulaufkanal 8 und der Druckraum 5 einen Hochdruckbereich bilden. Die Ventilaußennadel 10 wird in einem mittleren Abschnitt in der Bohrung 3 dichtend geführt und verjüngt sich dem Ventilsitz 7 zu unter Bildung einer Druckschulter 15. An ihrem ventilsitzseitigen Ende geht die Ventilaußennadel 10 in eine im wesentlichen konische äußere Dichtfläche 17 über, mit der die Ventilaußennadel 10 mit dem Ventilsitz 7 zusammenwirkt. Das Zusammenwirken ist hierbei dergestalt, dass der Kraftstoff aus dem Druckraum 5 bei vom Ventilsitz 7 abgehobener Ventilaußennadel 10 durch die äußeren Einspritzöffnungen 20 in den Brennraum eingespritzt wird, während bei Anlage der Ventilaußennadel 10 auf dem Ventilsitz 7 die äußeren Einspritzöffnungen 20 verschlossen bleiben.In the case 1 is a hole 3 formed at the brennraumseitigem end a substantially conical valve seat 7 is trained. From the valve seat 7 go inside injection ports 22 and outer injection openings 20 from, which open in installation position of the fuel injection valve in the combustion chamber. The hole 3 has a radial extension, which is a pressure chamber 5 forms and in the one in the housing 1 extending inlet channel 8th empties. Via the inlet channel 8th can the pressure chamber 5 Fill with fuel under high pressure, leaving the inlet channel 8th and the pressure room 5 form a high pressure area. The valve outer needle 10 is in a middle section in the hole 3 sealingly guided and tapers the valve seat 7 to form a pressure shoulder 15 , At its valve seat side end, the valve outer needle goes 10 in a substantially conical outer sealing surface 17 over, with the valve outer needle 10 with the valve seat 7 interacts. The interaction is such that the fuel from the pressure chamber 5 from the valve seat 7 lifted valve outer needle 10 through the outer injection openings 20 is injected into the combustion chamber, while plant the valve outer needle 10 on the valve seat 7 the outer injection openings 20 stay closed.

In der Ventilaußennadel 10 ist eine Ventilinnennadel 12 angeordnet, die kolbenförmig ausgebildet ist und die an ihrem ventilsitzseitigen Ende in eine ebenfalls im wesentlichen konische innere Dichtfläche 19 übergeht, mit der die Ventilinnennadel 12 mit dem Ventilsitz 7 zusammenwirkt. Hierbei steuert die Ventilinnennadel in der gleichen Weise wie die Ventilaußennadel 10 die Öffnung der inneren Einspritzöffnungen 22. Im Gegensatz zur Ventilaußennadel 10 erfolgt eine Einspritzung durch die inneren Einspritzöffnungen 22 nur, wenn beim Abheben der Ventilinnennadel 12 vom Ventilsitz 7 die Ventilaußennadel 10 bereits vom Ventilsitz 7 abgehoben hat und der Kraftstoffdruck aus dem Druckraum 5 an der Ventilinnennadel 12 anliegt.In the valve outer needle 10 is a valve inner needle 12 arranged, which is formed piston-shaped and at its valve seat side end in a likewise substantially conical inner sealing surface 19 passes, with the valve inner needle 12 with the valve seat 7 interacts. Here, the valve inner needle controls in the same way as the valve outer needle 10 the opening of the inner injection openings 22 , In contrast to the valve outer needle 10 an injection takes place through the inner injection openings 22 only when lifting the valve inner needle 12 from the valve seat 7 the valve outer needle 10 already from the valve seat 7 has lifted and the fuel pressure from the pressure chamber 5 on the valve inner needle 12 is applied.

Die Ventilaußennadel 10 ragt mit ihrem ventilsitzabgewandten Ende in einen äußeren Steuerraum 25, in dem eine Schließfeder 27 unter Druckvorspannung angeordnet ist. Die Schließfeder 27 stützt sich hierbei mit einem Ende an der Ventilaußennadel 10 ab und mit dem anderen Ende an einem ortsfesten Anschlag 23 im Gehäuse 1. Die Ventilaußennadel 10 ist in der Bohrung 3 längsverschiebbar, wobei sie sich zwischen den beiden Endpositionen bewegt: zum einen in Anlage am Ventilsitz 7 und zum anderen in Anlage am ortsfesten Anschlag 23. Der äußere Steuerraum 25 ist hierbei über eine Zulaufdrossel 39 mit dem Zulaufkanal 8 verbunden.The valve outer needle 10 protrudes with its valve seat away from the end in an outer control room 25 in which a closing spring 27 is arranged under pressure bias. The closing spring 27 relies here with one end to the valve outer needle 10 from and with the other end to a fixed stop 23 in the case 1 , The valve outer needle 10 is in the hole 3 longitudinally displaceable, whereby it moves between the two end positions: on the one hand in contact with the valve seat 7 and secondly in abutment against the stationary stop 23 , The outer control room 25 is here via an inlet throttle 39 with the inlet channel 8th connected.

Die Ventilinnennadel 12 geht an ihrem ventilsitzabgewandten Ende in einen Kolben 32 über, der dichtend in einer Kolbenbohrung 31 längsverschiebbar geführt ist. Der Kolben 32 trennt einen Druckstufenraum 34 und einen inneren Steuerraum 36, durch deren Druck die entgegengesetzten Flächen des Kolbens 32 mit Kraftstoffdruck beaufschlagt werden. Der Druckstufenraum 34 ist über einen Zulauf 35 mit dem Zulaufkanal 8 verbunden und der innere Steuerraum 36 über eine Zulaufdrossel 37.The valve inner needle 12 goes at its end remote from the valve seat in a piston 32 over, sealing in a piston bore 31 is guided longitudinally displaceable. The piston 32 separates a pressure step room 34 and an inner control room 36 , by the pressure of the opposite surfaces of the piston 32 be subjected to fuel pressure. The pressure step room 34 is about a feed 35 with the inlet channel 8th connected and the inner control room 36 via an inlet throttle 37 ,

Im Gehäuse 1 ist ein Steuerventil 40 ausgebildet, das einen Steuerventilraum 42 umfasst. In den Steuerventilraum 42 mündet eine Ablaufdrossel 38, die den inneren Steuerraum 36 mit dem Steuerventilraum 42 verbindet. Ebenso ist der äußere Steuerraum 25 über eine Ablaufdrossel 29 mit dem Steuerventilraum 42 verbunden. Darüber hinaus ist im Gehäuse 1 ein Leckölablauf 50 ausgebildet, der den Steuerventilraum 42 mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Leckölraum verbindet, in dem ein niedriger Druck herrscht. Im Steuerventilraum 42 ist ein Steuerventilglied 44 längsverschiebbar angeordnet, wobei das Steuerventilglied 44 von einem Aktor, vorzugsweise von einem Piezoaktor, in Längsrichtung im Steuerventilraum 42 bewegbar ist, so dass es zwischen einem ersten Ventilsitz 45 und einem zweiten Ventilsitz 47 stufenlos hin- und herbewegt werden kann. Die Bewegung des Steuerventilglieds 44 erfolgt hierbei entgegen der Kraft einer Rückholfeder 49, die beim Fehlen weiterer Kräfte das Steuerventilglied 44 in Anlage am ersten Ventilsitz 45 hält.In the case 1 is a control valve 40 designed to be a control valve room 42 includes. In the control valve room 42 opens an outlet throttle 38 that the inner control room 36 with the control valve room 42 combines. Likewise, the outer control room 25 via an outlet throttle 29 with the control valve room 42 connected. In addition, in the case 1 a leak oil drain 50 formed, the the control valve room 42 connects with a leakage oil space, not shown in the drawing, in which there is a low pressure. In the control valve room 42 is a control valve member 44 arranged longitudinally displaceable, wherein the control valve member 44 from an actuator, preferably from a piezoelectric actuator, in the longitudinal direction in the control valve chamber 42 is movable, allowing it between a first valve seat 45 and a second valve seat 47 can be continuously moved back and forth. The movement of the control valve member 44 takes place here against the force of a return spring 49 , in the absence of further forces the control valve member 44 in contact with the first valve seat 45 holds.

Die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils ist wie folgt:
Zu Beginn des Arbeitszyklus befindet sich das Steuerventilglied 44 in Anlage am ersten Ventilsitz 45, so dass der Leckölablauf 50 zum Leckölraum unterbrochen ist. Im Steuerventilraum 42 herrscht durch die Verbindung über die Ablaufdrossel 38, den inneren Steuerraum 36 und die Zulaufdrossel 37 derselbe Kraftstoffdruck wie im Zulaufkanal 8. Bei sogenannten Common-Rail-Systemen herrscht im Zulaufkanal 8 stets ein vorgegebener, hoher Kraftstoffdruck, der dem Einspritzdruck entspricht. Ebenso herrscht im inneren Steuerraum 36 derselbe, hohe Kraftstoffdruck, der schließlich auch im Druckstufenraum 34 anliegt. Da die vom Kraftstoffdruck im inneren Steuerraum 36 beaufschlagte Fläche des Kolbens 32 größer ist als die vom Kraftstoffdruck des Druckstufenraums 34 beaufschlagte Fläche, übt der Kolben 32 eine Kraft in Richtung des Ventilsitzes 45 auf die Ventilinnennadel 12 aus, die diese in ihrer Schließstellung hält. Wegen der Verbindung des äußeren Steuerraums 25 über die Zulaufdrossel 39 mit dem Zulaufkanal 8 ist der hohe Kraftstoffdruck auch hier vorhanden und sorgt dafür, dass die Ventilaußennadel 10 in ihrer Schließstellung verharrt.The operation of the fuel injection valve is as follows:
At the beginning of the working cycle is the control valve member 44 in contact with the first valve seat 45 , so that the leak drain 50 is interrupted to the oil leakage space. In the control valve room 42 prevails through the connection via the outlet throttle 38 , the inner control room 36 and the inlet throttle 37 the same fuel pressure as in the inlet channel 8th , In so-called common-rail systems prevails in the inlet channel 8th always a predetermined, high fuel pressure, which corresponds to the injection pressure. Likewise prevails in the inner control room 36 the same, high fuel pressure, which eventually also in the pressure step room 34 is applied. Because of the fuel pressure in the inner control room 36 acted upon surface of the piston 32 greater than that of the fuel pressure of the pressure stage space 34 applied surface, the piston exercises 32 a force in the direction of the valve seat 45 on the valve inner needle 12 out, which holds them in their closed position. Because of the connection of the outer control room 25 via the inlet throttle 39 with the inlet channel 8th The high fuel pressure is also present here and ensures that the valve outer needle 10 remains in its closed position.

Soll eine Einspritzung nur durch die äußeren Einspritzöffnungen 20 erfolgen, so wird das Steuerventilglied 44 mit hoher Geschwindigkeit vom ersten Ventilsitz 45 zum zweiten Ventilsitz 47 gefahren. Dabei öffnet sich der Leckölablauf 50 und die Ablaufdrossel 38 wird gegenüber dem Steuerventilraum 42 verschlossen. Die Zulaufdrossel 39 und die Ablaufdrossel 29 sind so aufeinander abgestimmt, dass im äußeren Steuerraum 25 nun der Kraftstoffdruck abfällt, da eine offene Verbindung des Steuerventilraums 42 zum Leckölraum besteht. Hierdurch erniedrigt sich die die hydraulische Kraft auf die ventilsitzabgewandte Stirnseite der Ventilaußennadel 10, der jedoch eine unverändert hohe hydraulische Kraft in Öffnungsrichtung auf die Druckschulter 15 entgegensteht. Deshalb verschiebt sich das Kräftegleichgewicht zu Gunsten der Öffnungskräfte und die Ventilaußennadel 10 hebt vom Ventilsitz 7 ab und gibt die äußeren Einspritzöffnungen 20 frei, und der unter hohem Druck stehende Kraftstoff im Druckraum 5 wird durch die äußeren Einspritzöffnungen 20 in den Brennraum eingespritzt. Zur Beendigung der Einspritzung wird das Steuerventilglied 44 wieder in Anlage an den ersten Ventilsitz 45 gebracht, so dass sich die alten Druckverhältnisse wieder einstellen und die Ventilaußennadel 10 durch die größeren Flächen im äußeren Steuerraum 25 im Gegensatz zur Fläche der Druckschulter 15 zurück in Anlage an den Ventilsitz 7 fährt.Should an injection only through the outer injection openings 20 take place, then the control valve member 44 at high speed from the first valve seat 45 to the second valve seat 47 hazards. This opens the leak oil drain 50 and the outlet throttle 38 is opposite the control valve room 42 locked. The inlet throttle 39 and the outlet throttle 29 are so coordinated that in the outer control room 25 now the fuel pressure drops, as an open connection of the control valve chamber 42 consists of leakage oil space. As a result, the hydraulic force on the valve seat facing away from the end of the valve outer needle is lowered 10 , which, however, an unchanged high hydraulic force in the opening direction on the pressure shoulder 15 opposes. Therefore, the balance of power shifts in favor of the opening forces and the valve outer needle 10 lifts from the valve seat 7 and gives the outer injection openings 20 free, and the high pressure fuel in the pressure chamber 5 is through the outer injection openings 20 injected into the combustion chamber. To complete the injection, the control valve member 44 again in contact with the first valve seat 45 brought so that adjust the old pressure conditions again and the valve outer needle 10 through the larger areas in the outer control room 25 in contrast to the area of the pressure shoulder 15 back into contact with the valve seat 7 moves.

Soll eine Einspritzung durch sämtliche Einspritzöffnungen 20, 22 erfolgen, so wird das Steuerventilglied 44 durch den Aktor in eine Mittelstellung zwischen dem ersten Ventilsitz 45 und dem zweiten Ventilsitz 47 gefahren. Durch den jetzt offenen Leckölablauf 50 sinkt der Druck im Steuerventilraum 42 und damit auch im inneren Steuerraum 36 und im äußeren Steuerraum 25. Da der Kraftstoffdruck im Druckstufenraum 34 nach wie vor unverändert hoch bleibt, ergibt sich auf den Kolben 32 eine sehr rasch ansteigende Kraft vom Ventilsitz 7 weg, bei der die Ventilinnennadel 12 vom Ventilsitz 7 abhebt, solange die Ventilaußennadel 10 noch am Ventilsitz 7 anliegt. Erst bei weiterem Druckabfall im äußeren Steuerraum 25 durchfährt auch die Ventilaußennadel 10 ihren Öffnungshub und gibt, da die Ventilinnennadel 12 bereits vom Ventilsitz 7 abgehoben hat, sämtliche Einspritzöffnungen 20, 22 frei, durch die dann gleichzeitig eine Kraftstoffeinspritzung startet. Zur Beendigung der Einspritzung wird das Steuerventilglied 44 wieder in Anlage an den ersten Ventilsitz 45 gefahren, so dass sich die anfangs vorhandenen Druckverhältnisse im Kraftstoffeinspritzventil wieder einstellen, die die Ventilnadeln 10, 12 zurück in ihre Schließstellung drücken.Should an injection through all injection openings 20 . 22 take place, then the control valve member 44 by the actuator in a middle position between the first valve seat 45 and the second valve seat 47 hazards. Through the now open drain drain 50 the pressure in the control valve compartment decreases 42 and thus also in the inner control room 36 and in the outer control room 25 , As the fuel pressure in the pressure stage space 34 still remains high, results on the piston 32 a very rapidly increasing force from the valve seat 7 away, where the valve inner needle 12 from the valve seat 7 lifts as long as the valve outer needle 10 still at the valve seat 7 is applied. Only with further pressure drop in the outer control room 25 also passes through the valve outer needle 10 their opening stroke and there, as the valve inner needle 12 already from the valve seat 7 has lifted off, all injection ports 20 . 22 free, through which then simultaneously starts a fuel injection. To complete the injection, the control valve member 44 again in contact with the first valve seat 45 drove so that the initially existing pressure conditions in the fuel injection valve set again, the valve needles 10 . 12 push back to its closed position.

2 zeigt den Verlauf des Nadelhubs der Außennadel h_a und des Hubs der Innennadel h_i als Funktion der Zeit t. Darüber hinaus ist die Einspritzrate Q dargestellt, wobei jeweils relative Einheiten verwendet wurden. Der dargestellte Verlauf ergibt sich bei einem Kraftstoffeinspritzventil, das aus dem Stand der Technik bekannt ist und bei dem die Ventilaußennadel 10 vor der Ventilinnennadel 12 öffnet. Die Einspritzrate Q steigt an, sobald die Ventilaußennadel 10 vom Ventilsitz 7 abhebt, bis auf einen Wert Q_vor, der einer Voreinspritzung entspricht. Erst nach Abheben der Ventilinnennadel 12 vom Ventilsitz 7 werden sämtliche Einspritzöffnungen 20, 22 freigegeben, was sich in einem weiteren Anstieg der Einspritzrate Q bis auf den Maximalwert Q_max äußert. Bei Volllast ist man hingegen daran interessiert, die Einspritzrate Q rasch bis zum Wert Q_max hochzufahren, um möglichst viel Kraftstoff in der gegebenen Zeit in den Brennraum einbringen zu können. 2 shows the course of the Nadelhubs the outer needle h _a and the stroke of the inner needle h _i as a function of time t. In addition, the injection rate Q is shown using relative units respectively. The course shown results in a fuel injection valve, which is known from the prior art and in which the valve outer needle 10 in front of the valve inner needle 12 opens. The injection rate Q increases as soon as the valve outer needle 10 from the valve seat 7 apart, _prior to a value Q that corresponds to a pre-injection. Only after lifting the valve inner needle 12 from the valve seat 7 become all injection openings 20 . 22 released, which manifests itself in a further increase in the injection rate Q up to the maximum value Q _max . At full load, however, one is interested in, boot up the injection rate Q rapidly up to the value Q _max to be able to introduce as much fuel in the given time in the combustion chamber.

Bei dem erfindungsgemäßen und vorstehend beschrieben Kraftstoffeinspritzventil ergibt sich ein Verlauf von Nadelhub h und Einspritzrate Q, wie er in 3 dargestellt ist. Die Ventilinnennadel 12 öffnet vor der Ventilaußennadel 10, so dass deren Hub h_i früher seinen Maximalwert erreicht als der Hub der Ventilaußennadel ha. Die Einspritzrate Q steigt, sobald die Ventilaußennadel 10 vom Ventilsitz 7 abhebt, sehr rasch auf ihren Maximalwert Q_max. Somit lässt sich die gewünschte Kraftstoffmenge in kürzerer Zeit einbringen.In the fuel injection valve according to the invention and described above results in a course of needle stroke h and injection rate Q, as in 3 is shown. The valve inner needle 12 opens in front of the valve outer needle 10 , so that its stroke h _i reaches its maximum value earlier than the stroke of the valve outer needle ha. The injection rate Q increases as soon as the valve outer needle 10 from the valve seat 7 takes off very quickly to its maximum value Q _max . Thus, the desired amount of fuel can bring in a shorter time.

Claims

Fuel injection valve for internal combustion engines with a valve outer needle ( 10 ) and in this arranged inside valve needle ( 12 ), each with a valve seat ( 7 ) and thereby the opening of at least one injection opening ( 20 ; 22 ), and with an inner control room ( 36 ), by the pressure of a closing force in the direction of the valve seat ( 7 ) on the valve inner needle ( 12 ) and with a control valve ( 40 ), through which the inner control room ( 36 ) via a drain ( 50 ) is connectable to a leakage oil space, characterized in that a pressure step space ( 34 ), which is fillable with fuel and through which a hydraulic, from the valve seat ( 7 ) directed away force at least indirectly on the valve inner needle ( 12 ) is exercised.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the pressure step space ( 34 ) always with a high pressure area ( 5 . 8th ), in which fuel is present under high pressure.

Fuel injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that the inner control chamber ( 36 ) via an inlet throttle ( 37 ) always with the high pressure area ( 5 . 8th ) connected is.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that an outer control chamber ( 25 ) is present, by the pressure of a hydraulic closing force on the valve outer needle ( 10 ) is exercised.

Fuel injection valve according to claim 4, characterized in that the outer control chamber ( 25 ) always with the high pressure area ( 5 . 8th ) connected is.

Fuel injection valve according to claim 5, characterized in that the outer control chamber ( 25 ) via an outer outlet throttle ( 29 ) is connectable to a leakage oil space.

Fuel injection valve according to claim 6, characterized in that the outer control chamber ( 25 ) via the control valve ( 40 ) is connectable to the leakage oil space.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the control valve ( 40 ) a control valve room ( 42 ) into which the drainage ( 50 ), the outlet throttle ( 29 ) of the external control room ( 25 ) and the outlet throttle ( 38 ) of the inner control room ( 36 ).

Fuel injection valve according to claim 8, characterized in that the control valve ( 40 ) a control valve member ( 44 ) and functions as a 3/3-way valve, wherein in a first switching position of the control valve member ( 44 ) the drainage ( 50 ) is closed, in a second switching position all discharges and feeds ( 29 ; 38 ; 50 ) of the control valve room ( 42 ) are open and in a third switching position the outlet throttle ( 38 ) of the inner control room ( 36 ), while the drainage ( 50 ) and the outlet throttle ( 29 ) from the outer control room ( 25 ) are open.

Fuel injection valve according to claim 9, characterized in that the control valve member ( 42 ) is controlled by a piezoelectric actuator.

Fuel injection valve according to claim 9 or 10, characterized in that the control valve member ( 42 ) is moved linearly in its movement from the first switching position to the third switching position.