DE10349639A1 - Fuel injection valve for internal combustion engines - Google Patents
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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
Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment
In
Im
Gehäuse
In
der Ventilaußennadel
Die
Ventilaußennadel
Die
Ventilinnennadel
Im
Gehäuse
Die
Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils ist wie folgt:
Zu
Beginn des Arbeitszyklus befindet sich das Steuerventilglied
At the beginning of the working cycle is the control valve member
Soll
eine Einspritzung nur durch die äußeren Einspritzöffnungen
Soll
eine Einspritzung durch sämtliche
Einspritzöffnungen
Bei
dem erfindungsgemäßen und
vorstehend beschrieben Kraftstoffeinspritzventil ergibt sich ein
Verlauf von Nadelhub h und Einspritzrate Q, wie er in
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2004
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