DE10358861A1 - injection - Google Patents
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Abstract
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzdüse (1) für eine Brennkraftmaschine mit
einer ersten Düsennadel
(3) zum Steuern erster Spritzlöcher (7)
und einer zweiten Düsennadel
(4) zum Steuern zweiter Spritzlöcher
(8). Eine Kraftstoffzuführungsleitung
(9) ist mit einer Kraftstoffversorgungseinrichtung (10) verbunden
und führt
zu den Spritzlöchern
(7, 8). Eine erste Druckstufe (16) der ersten Düsennadel (3) wirkt bei einer
Druckbeaufschlagung in der Öffnungsrichtung
(19) der ersten Düsennadel (3).
Eine zweite Druckstufe (25) der zweiten Düsennadel (4) wirkt bei einer
Druckbeaufschlagung in der Öffnungsrichtung
(19) der zweiten Düsennadel
(4).
Um die Ansprechzeit der zweiten Düsennadel (4) bei einem erhöhten Kraftstoffhochdruck
zu verkürzen,
ist dem zweiten Nadelverband (28) eine Steuerfläche (33) zugeordnet, die in
einem mit der Kraftstoffversorgungseinrichtung (10) verbundenen
Steuerraum (34) angeordnet ist und bei einer Druckbeaufschlagung
in der Öffnungsrichtung
(19) der zweiten Düsennadel
(4) wirkt.The present invention relates to an injection nozzle (1) for an internal combustion engine having a first nozzle needle (3) for controlling first injection holes (7) and a second nozzle needle (4) for controlling second injection holes (8). A fuel supply line (9) is connected to a fuel supply device (10) and leads to the spray holes (7, 8). A first pressure stage (16) of the first nozzle needle (3) acts on a pressurization in the opening direction (19) of the first nozzle needle (3). A second pressure stage (25) of the second nozzle needle (4) acts on a pressurization in the opening direction (19) of the second nozzle needle (4).
To shorten the response time of the second nozzle needle (4) at an elevated fuel high pressure, the second needle assembly (28) is associated with a control surface (33) which is arranged in a control chamber (34) connected to the fuel supply device (10) and at a pressurization in the opening direction (19) of the second nozzle needle (4) acts.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The The present invention relates to an injection nozzle for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, having the features of the preamble of claim 1.
Eine
derartige Einspritzdüse
ist beispielsweise aus der
Die erste Düsennadel ist bei der bekannten Einspritzdüse direkt mit dem Einspritzdruck steuerbar. Das heißt, die erste Düsennadel öffnet, sobald an einer entsprechenden Druckstufe der ersten Düsennadel ein hinreichend großer Einspritzdruck anliegt. Wenn eine Kraftstoffeinspritzung nur durch das wenigstens eine erste Spritzloch durchgeführt werden soll, wird der Steuerraum mit einem entsprechend hohen Steuerdruck beaufschlagt, so dass die zweite Düsennadel verschlossen bleibt. Soll eine Kraftstoffeinspritzung zusätzlich durch das wenigstens eine zweite Spritzloch durchgeführt werden, wird im Steuerraum der Druck abgesenkt, bis der an einer entsprechenden Druckstufe an der zweiten Düsennadel angreifende Einspritzdruck ein Öffnen der zweiten Düsennadel bewirkt. Die zweite Düsennadel ist somit nicht durch den Einspritzdruck alleine, sondern zusätzlich durch den im Steuerraum unabhängig vom Einspritzdruck vorgebbaren Steuerdruck gesteuert, was auch als Servosteuerung bezeichnet wird. Der Aufwand zur Realisierung einer derartigen Servosteuerung ist relativ groß.The first nozzle needle is in the known injection nozzle directly controllable with the injection pressure. That is, the first nozzle needle opens as soon as a corresponding pressure level of the first nozzle needle, a sufficiently large injection pressure is applied. If a fuel injection by the at least performed a first injection hole is to be applied to the control room with a correspondingly high control pressure, so that the second nozzle needle remains closed. Should a fuel injection in addition by the at least one second injection hole is performed is in the control room the pressure is lowered until at an appropriate pressure level at the second nozzle needle attacking injection pressure an opening the second nozzle needle causes. The second nozzle needle is thus not by the injection pressure alone, but additionally by independent in the control room Controlled by the injection pressure control pressure controlled, as well as Servo control is called. The effort to realize a such servo control is relatively large.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Die erfindungsgemäße Einspritzdüse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass sowohl die erste Düsennadel als auch die zweite Düsennadel direkt durch den Kraftstoffhochdruck steuerbar sind, der von der Kraftstoffversorgungseinrichtung bereitgestellt wird und an den Druckstufen der Düsennadeln sowie an der Steuerfläche angreift. Erreicht wird dies durch eine in Öffnungsrichtung wirksame Steuerfläche, die in einem Steuerraum angeordnet ist, in dem der von der Kraftstoffversorgungseinrichtung generierte Kraftstoffhochdruck herrscht. Bei einem ersten Kraftstoffhochdruck, der vergleichsweise niedrig ist, soll eine Kraftstoffeinspritzung nur durch das wenigstens eine erste Spritzloch stattfinden. Dieser erste Kraftstoffhochdruck führt, wenn er an der wenigstens einen ersten Druckstufe der ersten Düsennadel angreift, zum Öffnen der ersten Düsennadel, so dass eine Kraftstoffeinspritzung durch das wenigstens eine erste Spritzloch stattfindet. Obwohl der erste Kraftstoffhochdruck an der zweiten Druckstufe der zweiten Düsennadel und an der Steuerfläche der zweiten Düsennadel in der Öffnungsrichtung der zweiten Düsennadel wirkt, überwiegen an der zweiten Düsennadel beim ersten Kraftstoffhochdruck noch die Schließkräfte, so dass die zweite Düsennadel verschlossen bleibt.The Injection nozzle according to the invention with the Features of claim 1 has the advantage that both the first nozzle needle as well as the second nozzle needle directly controllable by the fuel high pressure, by the Fuel supply device is provided and to the Pressure levels of the nozzle needles as well as at the control area attacks. This is achieved by an effective in the opening direction control surface, the is arranged in a control room, in which of the fuel supply device Generated high-pressure fuel prevails. At a first fuel high pressure, which is comparatively low, should be a fuel injection only take place through the at least one first injection hole. This first fuel high pressure leads, when at the at least one first pressure stage of the first nozzle needle attacks, to open the first nozzle needle, such that fuel injection through the at least one first Spray hole takes place. Although the first fuel high pressure on the second pressure stage of the second nozzle needle and the control surface of the second nozzle needle in the opening direction the second nozzle needle works, outweighs at the second nozzle needle at first fuel high pressure still the closing forces, leaving the second nozzle needle remains closed.
Wenn nun eine Kraftstoffeinspritzung sowohl durch das wenigstens eine erste Spritzloch, als auch durch das wenigstens eine zweite Spritzloch erwünscht ist, wird ein zweiter Kraftstoffhochdruck generiert, der relativ hoch ist, jedenfalls größer als der erste Kraftstoffhochdruck. Da nun dieser zweite Kraftstoffhochdruck auch an der Steuerfläche wirkt, kann die zweite Düsennadel unmittelbar nach oder quasi gleichzeitig mit dem Öffnen der ersten Düsennadel öffnen, da schon ein vergleichsweise geringer Druck an der zweiten Druckstufe ausreicht, das Kräftegleichgewicht an der zweiten Düsennadel so zu verändern, dass nunmehr eine in Öffnungsrichtung wirksame resultierende Kraft entsteht. Durch die unterstützende Öffnungskraft an der Steuerfläche kann die zweite Düsennadel sehr schnell reagieren, so dass eine Kraftstoffeinspritzung durch sämtliche Spritzlöcher sehr schnell gestartet werden kann. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einspritzdüse können aufgrund des schnellen Beginns der vollständigen Kraftstoffeinspritzung durch sämtliche Spritzlöcher hohe Einspritzmengen bei sehr kurzen Spritzzeiten realisiert werden. Die mit Hilfe der Einspritzdüse nach der Erfindung erzielbare Einspritz-Charakteristik entspricht dem Kraftstoffbedarf der Brennkraftmaschine, die bei Teillast wenig Kraftstoff benötigt, der jedoch mit einem möglichst hohen Kraftstoffdruck (erster Kraftstoffhochdruck) eingedüst werden soll. Des Weiteren benötigt die Brennkraftmaschine bei Volllast eine große Brennstoffmenge bei verkürzten Einspritzzeiten.If now a fuel injection by both the at least one first injection hole, as well as through the at least one second injection hole he wishes is a second fuel high pressure is generated, the relative is high, at least greater than the first fuel high pressure. Now this second fuel high pressure also at the control area acts, the second nozzle needle can immediately after or quasi simultaneously with the opening of the open the first nozzle needle, there even a comparatively low pressure at the second pressure level sufficient, the balance of power at the second nozzle needle to change that way that now an effective in the opening direction resulting force arises. Due to the supportive opening force on the control surface, the second nozzle needle react very quickly, allowing fuel injection through all spray holes very can be started quickly. With the help of the injection nozzle according to the invention can due the fast start of the full fuel injection through all Spray holes high Injection quantities can be realized with very short injection times. The with the help of the injector According to the invention achievable injection characteristic corresponds the fuel consumption of the internal combustion engine, the part at low load Fuel needed, but with one as possible high fuel pressure (first high pressure fuel) are injected should. Furthermore needed the internal combustion engine at full load a large amount of fuel with shorter injection times.
Des Weiteren ist der Aufwand zur Realisierung einer derartigen Einspritzdüse vergleichsweise gering, da insbesondere keine Servosteuerung für die zweite Düsennadel vorgesehen ist.Furthermore, the expense of realizing such an injection nozzle is comparatively low, since in particular no servo control for the second nozzle needle is provided.
Um den Druckstufen der Düsennadeln den unter Hochdruck stehenden Kraftstoff zuführen zu können, ist eine Kraftstoffzuführungsleitung vorgesehen, die an die Kraftstoffversorgungseinrichtung angeschlossen ist. In dieser Kraftstoffzuführungsleitung ist ein Steuerventil angeordnet, das im geöffneten Zustand den von der Kraftstoffversorgungseinrichtung bereitgestellten Kraftstoffhochdruck an die Druckstufen der Düsennadeln durchleitet und im geschlossenen Zustand den Kraftstoffhochdruck von den Druckstufen fernhält. Der Steuerraum kann nun über eine entsprechende Steuerleitung entweder direkt an die Kraftstoffversorgungseinrichtung angeschlossen sein oder indirekt, indem die Steuerleitung stromauf des Steuerventils an die Kraftstoffzuführungsleitung angeschlossen wird. Bei der letzten Bauform muss die Kraftstoffversorgungseinrichtung nicht verändert werden, um die erfindungsgemäße Einspritzdüse zu realisieren. Insbesondere kann die Steuerleitung im Bereich des Steuerventils an die Kraftstoffzuführungsleitung angeschlossen sein, wodurch auch die Kraftstoffzuführungsleitung vom Steuerventil bis zur Kraftstoffversorgungseinrichtung konventionell aufgebaut sein kann.Around the pressure levels of the nozzle needles To be able to supply the high-pressure fuel is a fuel supply line provided connected to the fuel supply device is. In this fuel supply line is a control valve arranged in the open state of the Fuel supply device provided fuel high pressure to the pressure levels of the nozzle needles passes through and the fuel high pressure in the closed state keeps away from the pressure levels. The control room can now over a corresponding control line either directly to the fuel supply device be connected or indirectly, by the control line upstream of the control valve connected to the fuel supply line becomes. In the last design, the fuel supply device does not have changed be to realize the injection nozzle according to the invention. In particular, the control line in the region of the control valve to the fuel supply line be connected, which also causes the fuel supply line from the control valve to the fuel supply device conventionally can be constructed.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann der Steuerraum gedrosselt mit der Kraftstoffversorgungseinrichtung verbunden sein. Mit Hilfe dieser Maßnahme können Druckschwingungen innerhalb dieser Steuerleitung reduziert bzw. gedämpft werden, was die Betriebssicherheit der Einspritzdüse verbessert.According to one particularly advantageous embodiment the control chamber can be throttled with the fuel supply device be connected. With the help of this measure, pressure oscillations within this control line are reduced or damped, which is the reliability the injector improved.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Einspritzdüse ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Further provide important features and advantages of the injector according to the invention from the subclaims, from the drawing and from the associated description of the figures the drawing.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einspritzdüse sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.embodiments the injection nozzle according to the invention are shown in the drawing and are explained in more detail below.
Die
einzige
Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments
Entsprechend
Der
Düsenkörper
Die
erste Düsennadel
Die
erste Düsennadel
Die
erste Schließfeder
An
der zweiten Düsennadel
Die
zweite Düsennadel
Die
zweite Schließfeder
Erfindungsgemäß ist am
zweiten Nadelverband
Der
Steuerraum
Die
Kraftstoffversorgungseinrichtung
Die
zu den Spritzlöchern
Grundsätzlich kann
die Steuerleitung
Das
Steuerventil
Zum Öffnen und
Schließen
der Kraftstoffversorgungsleitung
Die
erfindungsgemäße Einspritzdüse
Die Kraftstoffversorgungseinrichtung
The fuel supply device
Im
Teillastbetrieb der mit der Einspritzdüse
Mit
dem Öffnen
der ersten Düsennadel
Zum
Beenden des Einspritzvorgangs wird das Steuerventil
Für einen
Volllasfbetrieb der Brennkraftmaschine wird für die Kraftstoffeinspritzung
eine größere Einspritzmenge
benötigt,
die außerdem
noch in einer sehr kurzen Zeit eingebracht werden muss. Für den Volllastbetrieb
erzeugt die Kraftstoffversorgungseinrichtung
Durch
die erfindungsgemäße Bauweise kann
die zweite Düsennadel
Zum
Beenden des Einspritzvorgangs wird das Steuerventil
- 11
- Einspritzdüseinjection
- 22
- Düsenkörpernozzle body
- 33
- erste Düsennadelfirst nozzle needle
- 44
- zweite Düsennadelsecond nozzle needle
- 55
- erste Nadelführungfirst needle guide
- 66
- zweite Nadelführungsecond needle guide
- 77
- erstes Spritzlochfirst spiracle
- 88th
- zweites Spritzlochsecond spiracle
- 99
- KraftstoffzuführungsleitungFuel supply line
- 1010
- KraftstoffversorgungseinrichtungFuel supply
- 1111
- Düsenraumnozzle chamber
- 1212
- Ringraumannulus
- 1313
- erster Dichtsitzfirst sealing seat
- 1414
- zweiter Dichtsitzsecond sealing seat
- 1515
- EinspritzraumInjection room
- 1616
- erste Druckstufefirst pressure stage
- 1717
- erste Sitzquerschnittsflächefirst Sitting cross-sectional area
- 1818
- erste Führungsquerschnittsflächefirst Guiding cross-sectional area
- 1919
- Öffnungsrichtungopening direction
- 2020
- erster Nadelverbandfirst needle unit
- 2121
- Kopplungshülsecoupling sleeve
- 2222
- erste Schließfederfirst closing spring
- 2323
- erster Federraumfirst spring chamber
- 2424
- Schließrichtungclosing direction
- 2525
- zweite Druckstufesecond pressure stage
- 2626
- zweite Führungsquerschnittsflächesecond Guiding cross-sectional area
- 2727
- zweite Sitzquerschnittstlächesecond Sitzquerschnittstläche
- 2828
- zweiter Nadelverhandsecond Nadelverhand
- 2929
- Kopplungsstangecoupling rod
- 3030
- Steuerkolbenspool
- 3131
- zweite Schließfedersecond closing spring
- 3232
- zweiter Federraumsecond spring chamber
- 3333
- Steuerflächecontrol surface
- 3434
- Steuerraumcontrol room
- 3535
- Steuerleitungcontrol line
- 3636
- Steuerdrosselthrottle control
- 3737
- KraftstoffhochdruckleitungHigh-pressure fuel line
- 3838
- KraftstoffhochdruckpumpeHigh-pressure fuel pump
- 3939
- Steuerventilcontrol valve
- 4040
- Gehäusecasing
- 4141
- erste Steuerkantefirst control edge
- 4242
- Ventilkörpervalve body
- 4343
- Schaltventilswitching valve
- 4444
- Drucksenkepressure sink
- 4545
- zweite Steuerkantesecond control edge
- 4646
- Rücklaufreturns
Claims (8)
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