EP1520096B1 - Common rail injection system comprising a variable injector and booster device - Google Patents

Common rail injection system comprising a variable injector and booster device Download PDF

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EP1520096B1
EP1520096B1 EP03722255A EP03722255A EP1520096B1 EP 1520096 B1 EP1520096 B1 EP 1520096B1 EP 03722255 A EP03722255 A EP 03722255A EP 03722255 A EP03722255 A EP 03722255A EP 1520096 B1 EP1520096 B1 EP 1520096B1
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EP
European Patent Office
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pressure
nozzle
space
needle part
fuel
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP03722255A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1520096A1 (en
Inventor
Hans-Christoph Magel
Andreas Kellner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Application granted granted Critical
Publication of EP1520096B1 publication Critical patent/EP1520096B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/02Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
    • F02M57/022Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive
    • F02M57/025Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive hydraulic, e.g. with pressure amplification
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
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    • F02M45/086Having more than one injection-valve controlling discharge orifices
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    • F02M59/10Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive
    • F02M59/105Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive hydraulic drive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/46Valves, e.g. injectors, with concentric valve bodies

Definitions

  • both pressure-controlled and stroke-controlled injection systems can be used.
  • fuel injection systems come next pump-nozzle units, pump-line-nozzle units and accumulator injection systems (common rail) are used.
  • accumulator injection systems make it possible to adjust the injection pressure to the load and speed of the internal combustion engine. Achieving high specific power and reducing emissions generally requires the highest possible injection pressure.
  • EP 0 562 046 B1 discloses a control and valve arrangement with damping for an electronically controlled injection unit.
  • the actuation and valve assembly for a hydraulic unit comprises an electrically energizable solenoid assembly having a fixed stator and a movable armature.
  • the anchor has a first and a second surface.
  • the first and second surfaces of the armature define first and second cavities, with the first surface of the armature facing the stator. It is provided a valve which is connected to the armature.
  • the valve is capable of delivering a hydraulic actuating fluid to the injector from a sump.
  • a damping fluid may be accumulated or drained therefrom with respect to one of the cavities of the solenoid assembly.
  • the flow connection of the damping fluid can be selectively released or closed in proportion to its viscosity.
  • DE 101 23 910.6 relates to a fuel injection device. This is used on an internal combustion engine.
  • the combustion chambers of the internal combustion engine are supplied with fuel via fuel injectors.
  • the fuel injectors are acted upon by a high pressure source;
  • the fuel injection device comprises a pressure booster, which has a movable pressure booster piston, which separates a connectable to the high-pressure source space from a high-pressure chamber connected to the fuel injector.
  • the fuel pressure in the high-pressure chamber can be varied by filling a rear space of the pressure booster device with fuel or by emptying the rear space of the fuel booster from fuel.
  • the fuel injector includes a movable closing piston for opening or closing injection openings.
  • the closing piston protrudes into a closing pressure chamber, so that the closing piston can be pressurized with fuel. As a result, a force acting on the closing piston in the closing direction is achieved.
  • the closing pressure chamber and another space are formed by a common working space, wherein all portions of the working space are permanently connected to each other for the exchange of fuel.
  • Document JP61053455 discloses a fuel injection device according to the preamble of claim 1.
  • a further improvement of the emission values and the noise behavior of a self-igniting Internal combustion engine can be achieved by using a Vario injector.
  • a pressure booster which acts on a nozzle space of the injection nozzle with high pressure fuel, on the one hand can achieve a very high injection pressure, on the other hand, the use of a Vario injector allows the release of different sized injection cross sections.
  • the injection of fuel can be realized via two different injection cross sections formed at the combustion chamber end of the fuel injector.
  • the injection openings are favoring the atomization behavior of the fuel in an advantageous manner, procure as concentric bolt circles.
  • the injection of fuel takes place via an injection cross-section released by a first nozzle needle part. If the injection pressure further increased, can be injected via an additional injection cross-section, which is then released by another nozzle needle part.
  • a smaller quantity of fuel reaches the combustion chamber at a lower injection pressure. This favors the mixture preparation in the combustion chamber of the self-igniting internal combustion engine during a boot phase.
  • the second nozzle needle part opens, so that, in addition to the injection cross-section released by the first nozzle needle part, by releasing a further injection cross-section at a higher pressure level, a larger quantity of fuel enters the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the gas contained in the combustion chamber can be processed by a previous boot injection in a way that promotes combustion of the combustion.
  • the solution according to the invention allows the injection of smallest amounts of fuel with short injection periods and the injection of larger amounts of fuel over longer injection periods; If appropriate, smaller pilot injections can also be realized with the solution proposed according to the invention.
  • Small pilot injections improve the noise performance of a self-igniting internal combustion engine.
  • the use of very small pre-injection quantities into the combustion chamber of the self-igniting internal combustion engine achieves an improvement in exhaust emissions.
  • a noise improvement can be achieved in self-igniting internal combustion engines to the extent that the "nailing" can be largely prevented by the formation of the injection rate.
  • Figure 1 is the hydraulic circuit diagram of a fuel injector with pressure booster, Vario injector and coaxial nozzle needle refer to the closing space from the back space of the pressure booster from fuel can be acted upon.
  • the fuel injection device shown in Figure 1 comprises a fuel injector 1, which is supplied via a high-pressure accumulator chamber 2 (common rail) with fuel under high pressure.
  • the fuel injection device contains in addition to the high-pressure accumulator 2, the fuel injector 1, a pressure booster 5, as well as designated by reference numeral 6 injection valve, via which in a here reproduced only schematically combustion chamber 7 of a self-igniting internal combustion engine at the combustion chamber end of the injection valve 6 fuel is injected into this.
  • high-pressure accumulator space 2 fuel passes through a first throttle point 3 and an adjoining this line 4 in a pressure chamber 11 of the booster 5.
  • the pressure booster 5 includes in addition to the mentioned pressure chamber 11, a rear space 16.
  • a piston 12 is accommodated, which is designed as an axially displaceable stepped piston and comprises a first part piston 13, which is formed in comparison to a second part piston 14 with a guide enabling larger diameter.
  • the piston 12 may consist of two separate components as well as be manufactured as one component.
  • a lug-shaped projection 15 is provided between the first partial piston 13 and the second partial piston 14.
  • the second partial piston 14 defines with its front side a high-pressure chamber 20 of the pressure intensifier. about which u.a. a high pressure line 28 branches off, which acts on a nozzle chamber 29 of the injection valve 6 at very high pressure fuel.
  • a line 18 From the pressure chamber 11 of the pressure booster 5 branches off a line 18 to a magnetic valve 8 designed as a control valve, which is formed in the embodiment of the proposed fuel injection device shown in Figure 1 as a solenoid valve.
  • the supply line 18 from the pressure chamber 11 of the pressure booster 5 is connected to a fuel line 19 in communication, via which the rear space 16 of the booster 5 is supplied with fuel.
  • the check valve 24, which is arranged upstream of the high-pressure chamber 20 of the pressure booster 5, comprises a closing body 26 designed here as a ball, which in turn is acted upon by a spring element 27.
  • a check valve 24 between the high-pressure chamber 20 of the pressure booster 5 and the closing chamber 21 may - as indicated in Figure 1 - and a throttle element 24.1 be included in the line 25, which from the pressure medium, i. the fuel can be flowed through in both directions.
  • the injection valve 6 illustrated in the embodiment variant of the proposed fuel injection device according to FIG. 1 comprises a coaxial nozzle needle 30 which contains a first nozzle needle part 31 and a second nozzle needle part 32.
  • the nozzle needle parts 31 and 32 are guided into each other and operated independently.
  • the first nozzle needle part 31 is movable up and down within the housing of the injection valve 6 in the vertical direction.
  • the stroke limit of the first nozzle needle part 31 is given by a recessed into the closing chamber 21 of the injection valve 6 annular stop 33. By means of the ring-shaped stop 33 in the closing space 21, the maximum stroke is given to the first nozzle needle part 31 and limited.
  • the closing space 21 of the injection valve 6 comprises a pin-shaped stop 34, which serves as a stroke limiter for the first nozzle needle part 31 coaxially guided second nozzle needle part 32 of the coaxial nozzle needle 30.
  • a disc-shaped abutment surface 37 is formed in the upper region of the second nozzle needle part 32, which cooperates with the abutment 34 located within the closing space 21 and serves as a stroke limiter and predetermines its vertical movement within the housing of the injection valve 6 to the second nozzle needle part 32 ,
  • both the first nozzle needle member 31 and the second nozzle needle member 32 are each acted upon by a spring element 38 and 39, respectively.
  • the spring element 38 acting on the first nozzle needle part 31 is supported on an end face 36 of the first nozzle needle part 31, while the spring element 39 surrounding the pin-shaped stop 34 rests against the end face 37 of the second nozzle needle part 32.
  • the closing space 21 shown in FIG. 1 is supplied with fuel from the rear space 16 of the pressure booster 5 via the return space line 22, wherein the return space line 22 may contain a throttle point 23 in the region of its mouth in the closing space 21.
  • the opening from the check valve 24 in the closing chamber 21 line 25 may open into the closing chamber 21, wherein instead of integrated in Figure 1 in the line 25 check valve 24 and the throttle element indicated in Figure 1 24.1 in the line 25 between the high-pressure chamber 20 of the pressure booster. 5 and the closing space 21 can be inserted.
  • first nozzle needle member 31 of the coaxial nozzle needle 30 comprises a hydraulically effective surface 35 which is formed in the illustrated embodiment as a pressure shoulder 35 tapered.
  • the pressure shoulder 35 on the outer peripheral surface of the first nozzle needle part 31 is completely enclosed by the nozzle chamber 29 of the injection valve 6.
  • an annular gap 50 extends to the combustion chamber end of the injection valve 6.
  • the second nozzle needle member 32 also includes a hydraulically effective surface 40 in the form of a pressure shoulder, which is formed at the combustion chamber end of the second nozzle needle portion 32.
  • a switching pressure can be adjusted according to the dimensions, in which the inner nozzle needle portion 31 of the coaxial nozzle needle 30 as shown in FIG 1 opens.
  • the nozzle of the injection valve 6 designed as a vario injection nozzle 41 comprises a first injection cross section 42 and a further, second injection cross section 43.
  • the first injection cross section 42 and the second injection cross section 43 are formed as rows of holes, for example as a concentric hole circles, and contain a variety of smallest holes, which during the injection of fuel into the combustion chamber 7 - here only schematically reproduced - a fine atomization of the fuel during the injection process is achieved, which in turn a favorable combustion process in terms the emission levels and the noise level.
  • the first injection section 42 is released when opening the first nozzle needle member 31 upon application of the nozzle chamber 29 at high pressure.
  • the hydraulically effective surface 40- here designed as a pressure shoulder - and depending on the dimensions of the second nozzle needle part 32 beauf beating spring element 39, opens the second nozzle needle portion 32 of the coaxial nozzle needle 30 at a certain switching pressure and are in addition to the first injection section 42, the further, second injection section 43 free.
  • this switching state-both nozzle needle parts 31 and 32 open-fuel is injected both via the first injection cross-section 42 and additionally via the second, second injection cross-section 43 released by the first nozzle needle part 31 into the combustion chamber 7 of the self-igniting internal combustion engine.
  • the adjusting at the high pressures guide leakage due to the nested needle nozzle parts 31 and 32 of the coaxial nozzle needle 30 via a recess 48 which may be formed, for example, as an annular groove to the outer periphery of the second nozzle needle member 32 via a channel 47, which the first nozzle needle member 31st penetrated, promoted in a surrounding this further annular groove 46, which in turn is on the housing side with a leakage oil passage 49 in communication. Accordingly, the guide leakage can be discharged via the leak oil line 49 into the low-pressure region of the fuel injection system analogously to the low-pressure-side return 9, which is assigned to the solenoid valve 8.
  • the second nozzle needle part 32 closing space is formed on the one hand by the end face 45 of the first nozzle needle member 31 and on the other hand by the conical in the combustion chamber 7 of the self-igniting internal combustion engine projecting nozzle body surface 44 of the injection valve. 6
  • the mode of operation of the embodiment variant shown in FIG. 1 is as follows. Via line 4, the pressure prevailing in the high-pressure reservoir 2 is applied to the fuel injector 1. In the illustrated in Figure 1 basic state, the solenoid valve 8 is not activated and there is no injection instead. The pending in the high-pressure reservoir 2 pressure is therefore in the pressure chamber 11 of the booster 5 and the aforementioned solenoid valve 8. Furthermore, the pending in the high-pressure accumulator 2 pressure on the through-connected solenoid valve 8 and the fuel line 19 in the rear chamber 16 of the booster 5 at.
  • the rail pressure is on the return space line 22 and the throttle body 23 received in this in the closing chamber 21 of the injection valve 6 and flows from the closing chamber 21 of the injection valve 6 in the release direction of the check valve 24 in the high pressure chamber 20 of the booster 5 over.
  • the fuel flows via the high-pressure line 28 into the nozzle chamber 29 of the injection valve 6.
  • all the pressure chambers 11, 16 and 20 of the pressure booster 5 are acted upon by the pressure level prevailing in the high-pressure reservoir 2, wherein the partial pistons 13 and 14 of the pressure booster 5 are pressure-balanced.
  • the pressure booster 5 is deactivated and there is no pressure amplification.
  • the piston 12 of the pressure booster 5 is placed on its associated return spring 17 in its initial position, with a filling of the high-pressure chamber 20 of the booster 5 via the check valve 24 from the closing chamber 21 of the injection valve 6 is made. Due to the pending in the closing chamber 21 pressure is a hydraulic closing force the nozzle needle parts 31 and 32 of the coaxially formed nozzle needle 30 is constructed. In addition, the first nozzle needle part 31 and the second nozzle needle part 32 are acted upon via the closing elements 21 arranged in the spring elements 38 and 39 in the closed position.
  • the pressure level present in the high-pressure accumulator 2 can constantly be present in the nozzle chamber 29 of the injection valve 6 via the high-pressure line 28, without the first nozzle needle part 31 opening onto the pressure shoulder 35 due to the pressure effect of the fuel. Only when the pressure in the nozzle chamber 29 rises above the high-pressure reservoir 2 prevailing pressure, which takes place by connecting the booster 5, opens the first nozzle needle member 31 and the injection begins.
  • the high pressure is in the nozzle chamber 29 as long as the back space 16 is relieved of pressure via the switched solenoid valve 8 in the low-pressure side 9. Due to the pressure relief of the back space 16 and the closing chamber 21 of the injector 6 is relieved via the line 22 in the rear space 16 of the booster 5, which in turn is relieved via the aforementioned line 19 to the low pressure side 9 of the fuel injection system. As long as the rear space 16 of the booster 5 is drukkentlastet, the pressure booster 5 remains activated and compresses the fuel in the high-pressure chamber 20.
  • the compressed fuel is passed through the nozzle chamber 29 along the annular gap 50 to the first injection section 42, due to the vertical movement on the first Düsennadelteils 31 is released, so that the inflowing over the annular gap 50 fuel is injected via the first injection section 42 into the combustion chamber 7 of the self-igniting internal combustion engine. Due to the pressure relief of the rear space 16 of the pressure booster 5, the closing chamber 21 of the injection valve 6 is pressure relieved.
  • a switching pressure can be adjusted, from which the coaxially guided in the first nozzle needle part 31 second nozzle needle member 32 opens and this associated further, second injection section 43 releases. Accordingly, at a pressure level below the adjustable switching pressure of the second nozzle needle part 32, both the first nozzle needle part 31 can be opened and thereby the first injection cross section 42 can be released, while the second nozzle needle part 32 remains closed. In this state, an injection of fuel via the first injection cross-section 42.
  • the solenoid valve 8 is switched, so that the rear space 16 of the pressure booster 5 and the closing chamber 21, connected to the rear space 16 via the line 22, are separated from the low pressure side 9 of the solenoid valve 8.
  • the return chamber 16 is acted upon via the supply line 18 from the pressure chamber 11 of the pressure booster 5 with the pressure level prevailing in the high-pressure storage space 2, so that the rail pressure level builds up again in the rear space 16. Due to this, the pressure in the high-pressure chamber 20 of the pressure booster 5 decreases to the pressure level prevailing in the high-pressure reservoir 2.
  • both the first nozzle needle part 31 and the second nozzle needle part 32 of the coaxial nozzle needle 30 are pressure-balanced. Due to the loading of the first nozzle needle part 31 and the second nozzle needle part 32 with spring elements 38 and 39, the nozzle needle parts 31, 32 of the coaxial nozzle needle 30 are placed in their closed position. Then the injection is finished.
  • the closing speed, with which the first nozzle needle part 31 and the second nozzle needle part 32 are pressed into their closed positions, can be influenced via the inlet throttle 23, which is received in the return chamber line 22 from the rear space 16 to the closing space 21 of the injection valve 6.
  • the piston 12 comprising a first sub-piston 13 and a sub-piston 14, in one-piece or in a separate embodiment by the return spring 17 returned to its original position.
  • a relief 46, 47, 48 in a leak oil line 49 is provided on the coaxial nozzle needle 30 according to the embodiment in FIG. 1, via which the guide leak can be discharged into the low-pressure region of the fuel injection system.
  • FIG. 2 shows the hydraulic circuit diagram of a fuel injector with a pressure booster, a Vario injection nozzle and a closing space of an injection valve of the fuel injector which can be directly acted upon via a high-pressure reservoir.
  • the variant shown in Figure 2 differs from the variant shown in Figure 1 in that the closing chamber 21 of the injector 6 via a branching off from the line 4 Hoch Kunststoffabzweig 60 directly bypassing the solenoid valve 8 and the rear chamber 16 of the booster 5 with the in the high-pressure reservoir 2 pending pressure level can be acted upon.
  • Another difference from the embodiment of Figure 1 is that according to the embodiment shown in Figure 2, only the first nozzle needle member 31 of the coaxial nozzle needle 30 is acted upon by acting as a closing spring spring element 38 on the end face 36.
  • the embodiment shown in Figure 2 is identical to the embodiment which has already been described in connection with Figure 1.
  • the solenoid valve 8 which may be formed as a piezoelectric actuator or may be designed as a direct-operated valve or servo valve, switched so that the pressure in the space 11 of the booster 5 pending pressure corresponding to the pressure in the high-pressure reservoir 2 , via the fuel line 19 in the rear space 16 is present. Furthermore, the pressure level in the high-pressure reservoir 2 via the line 4 to the branch 60 in the closing chamber 21 of the injection valve 6. About the outgoing from the closing chamber 21 check valve line 25, the high-pressure chamber 20 of the pressure booster 5 with rail pressure level, i. the pressure level, which prevails in the high-pressure accumulator space 2, acted upon. Furthermore, via the high-pressure line 28, which starts from the high-pressure chamber 20 of the pressure booster 5, the pressure level prevailing in the high-pressure reservoir 2 is also present in the nozzle chamber 29 of the injection valve 6.
  • the metering of the fuel to the combustion chamber end of the injection valve 6 is effected by a pressure relief of the back space 16 of the pressure booster 5 by activating the example designed as a 3/2-way valve solenoid valve 8.
  • the back space 16 is thereby separated from the Systemtikbeaufschlagung and the low pressure line 9, which emanates from the solenoid valve 8, connected.
  • the pressure booster 5 is activated, ie the piston 12 moves due to the pressure prevailing in the pressure chamber 11, the pressure level of the high pressure accumulator chamber 2 corresponding pressure down, whereby the pressure in the high pressure chamber 20 and the high pressure line 28 also in the control chamber 29 of the injection valve 6 increases.
  • the first nozzle needle part 31 is designed so that its opening occurs when in the nozzle chamber 29, a first opening pressure p ö, 1 is reached. As long as the rear space 16 of the pressure booster 5 remains depressurized, the pressure booster 5 is activated. The pressure in the nozzle chamber 29 and at the needle tip of the second nozzle needle part 32 is increased in the further course of the injection up to a maximum pressure level p max .
  • the second nozzle needle part 32 opens, whereby the further, second injection cross section 43 is opened and now an injection of fuel into the combustion space 7 of the self-igniting internal combustion engine via both the first injection cross section 42, the one from first nozzle needle part 31 is released, as well as via the further, second injection cross-section 43 takes place, which is released by the second nozzle needle part 32.
  • the first opening pressure p ö, 1 is essentially determined by the hydraulically effective surfaces, ie the design of the pressure shoulder 35 in the nozzle chamber 29, as well as the dimensioning of the end face 36 of the first nozzle needle member 31 and thus directly proportional to the pressure prevailing in the high-pressure reservoir 2 pressure level.
  • the second opening pressure p ö, 2 is also essentially determined by the hydraulic pressure surface 40 at the needle tip of the second nozzle needle part 32 and the dimensioning of the end face 37, which assigns the closing space 21 of the injection valve 6. Also, the second opening pressure p ö, 2 is proportional to the pressure prevailing in the high-pressure accumulator 2 pressure level.
  • the return space 16 of the pressure booster 5 is pressurized by the solenoid valve 8 with system pressure, i. the high-pressure accumulator 2, connected.
  • the closing speed can be influenced by the dimensioning of the throttle point 23, which is pre-connected to the closing space 21 and received in the branch 60.
  • the guide leakage abhnende designed as annular grooves recesses 46 and 48, for example, which are in communication with a drain line 49, which the discharged guide leakage for example, returns to a fuel tank, not shown here.
  • the piston 12 of the pressure intensifier 5 can be designed in one or in several parts.
  • the return spring 17, which is received in the rear space 16 of the booster 5, can be arranged both in the pressure chamber 11 of the booster 5 and in the high-pressure chamber 12 of the booster 5.
  • FIG. 3 shows the pressure curves in the nozzle chamber, high-pressure chamber and in the closing space as well as the needle stroke movement and the flow cross-sections corresponding to the needle stroke paths on the vario nozzle of the embodiment according to FIG.
  • the rail pressure level p rail is present in the high-pressure reservoir 2.
  • the first opening pressure p ö, 1 is reached, so that the first nozzle needle part 31 opens due to the force acting in the control chamber 29 on the pressure shoulder 35 of the first nozzle needle member 31 hydraulic force.
  • a first injection quantity 74 sets, which arrives during the opening phase between t 2 and t 3 of the first nozzle needle part 31 in the combustion chamber 7 of the self-igniting internal combustion engine.
  • the amount of fuel injected into the combustion chamber 7 of the self-igniting internal combustion engine increases according to the quantity indicated by reference numeral 75, ie, in addition to the first injection cross section 42, released by the first nozzle needle part 31, an injection of fuel into the combustion chamber 7 of the internal combustion engine takes place via the first injection cross-section 42 as well as over the other, second injection cross-section 43, which is now released due to the lifting movement of the second nozzle needle part 32.
  • the back space 16 of the booster 5 is again connected to the system pressure by means of the solenoid valve 8, so that a pressure reduction in the control chamber 29 and in the high-pressure chamber 20 of the booster 5 adjusts according to a pressure build-up in the back space 16 and therefore, as above described, the forces acting on the first nozzle needle portion 31 and the second nozzle needle member 32 opening forces on the hydraulic surfaces 35 and 40 and the closing forces in the closing chamber 21 closing forces, ie the first nozzle needle member 31 acting spring, and in the closing space 21 on the Lines 4 and 60 pending pressure level of the first nozzle needle member 31 is transferred to its closed position, whereby the injection finds its end.
  • FIG. 4 shows an embodiment variant of a fuel injector with pressure booster and vario-injection nozzle with optimized pilot leakage.
  • a regulated high-pressure delivery unit 81 delivers fuel from a fuel tank 80 into a high-pressure storage space 2.
  • a throttle point 3 containing line 4 in the pressure chamber 11 of the booster 5 at.
  • From the line 4 branches off in front of the pressure chamber 11 from a line 18, via which the solenoid valve 8 is acted upon.
  • From the solenoid valve 8 from the pressure level of the high-pressure accumulator 2 is in the switching position shown in Figure 4 in the rear space 16 of the booster 5, in which analogous to the embodiments shown in Figure 1 and 2 of the invention proposed solution, a return spring 17 is added.
  • the return spring 17 is supported on the housing side in the rear space 16 of the booster 5 and acts on a diameter enlarged first part piston 13 of a two-part piston 12, which with his second sub-piston region 14 a high-pressure chamber 20 - analogously to the illustrations according to Figures 1 and 2 - acted upon.
  • the injection valve 6 according to the embodiment in Figure 4 comprises a coaxial nozzle needle 30 having a first nozzle needle portion 31 and a further, inner nozzle needle portion 32.
  • the inner, second nozzle needle part 32 of the coaxial nozzle needle 30 is associated with a separately pressure-relieving nozzle spring chamber 83 which is depressurized via interposition of a throttle point 86 in the low pressure lines 9 and from there into the fuel tank low pressure side.
  • a further throttling point 85 containing supply line from the high pressure line 19 to the rear space 16
  • a first nozzle spring chamber 82 which acts on the first nozzle needle part 31, filled.
  • a sleeve-shaped body 89 with a shoulder serves to seal the second nozzle control chamber 83 with respect to the first nozzle control chamber 82.
  • the sleeve-shaped body 89 has a high pressure-tight guide relative to the second nozzle needle part 32 and a flat sealing seat with respect to the injector body.
  • the sleeve-shaped body 89 may be pressurized from the first nozzle control chamber 82, which acts vertically upward to produce an additional sealing force.
  • both the first spring element 38 and the second spring element 39 is supported.
  • the spring element 39 assigned to the second nozzle needle part 32 acts on a stop 87 formed on the circumference of the second nozzle needle part 32, while the spring element designated by reference numeral 38 acts directly on the end face 36 of the first, outer nozzle needle part 31.
  • the second nozzle needle part 32 is provided for discharging the guide leakage with a longitudinal bore 84, via which a recess 48 provided on the outer circumference of the second nozzle needle part 32 is in communication with the second nozzle spring chamber 83 which can be depressurized on the low-pressure side.
  • the pressure level prevailing in the high-pressure reservoir 2 lies in the pressure chamber 11 of the pressure booster 5 on the solenoid valve 8 the line 19 in the rear space 16 of the pressure booster 5 in the first nozzle spring chamber 82 of the injection valve 6 and via the check valve 24 in the high-pressure chamber 20 of the pressure booster 5 and in over the fuel supply line 28 can be acted upon by high pressure nozzle chamber 29 of the injector.
  • the pressure-relieving second nozzle spring chamber 83 above the end face 37 of the second nozzle needle part 32 is connected via the throttle point 86 and the discharge line 88, bypassing the solenoid valve 8 directly to the return line 9 in the fuel tank 80 of the fuel injection system.
  • a closing spring force acts on the first nozzle needle part 31 and the other, second nozzle needle part 32 via the spring elements 38 and 39 respectively. For this reason, the pressure level prevailing in the high-pressure reservoir 2 can always be present in the nozzle chamber 29 without an opening of the first nozzle needle part 31 sets. Only when the pressure within the nozzle chamber 29 rises above the pressure level of the high-pressure reservoir 2, which is achieved by connecting the pressure booster 5, does the first nozzle needle part 31 open and the injection begins.
  • the metering of the fuel by the pressure relief of the back space 16 is analogous to the embodiments in Figures 1 and 2. This is done by a circuit of the example designed as a 3/2-way control valve solenoid valve 8. It is a separation of the back space 16 of Pressure booster 5 and the system pressure, ie the pressure prevailing in the high-pressure accumulator 2 pressure level, and a connection of the back space 16 with the return line 9 to the fuel tank 80, ie with the low pressure side.
  • the pressure in the rear chamber 16 drops, whereby the pressure booster 5 is activated and an increase in the pressure level in the high-pressure chamber 20, an increase in the pressure in the nozzle chamber 29, which in turn acts on the hydraulic surface 35 of the first nozzle needle member 31 and its Auffahrschul against the spring force causes the spring element 38 in the opening direction.
  • the pressure booster 5 remains activated and compresses the fuel in the high-pressure chamber 20.
  • the compressed fuel flows from there to the nozzle needle, ie the nozzle chamber 29, and from there via the annular gap 50 in the direction of the combustion chamber end the first and second nozzle needle parts 31 and 32, respectively.
  • the first one Nozzle spring chamber 82 remains relieved of pressure, but at the needle tip of the second nozzle needle part 32, an injection pressure level builds up.
  • a pressure force acting on the hydraulically effective surface 40 (pressure shoulder) in the opening direction of the second nozzle needle part 32 adjusts at the tip of the second nozzle needle part 32.
  • the second nozzle spring chamber 83 associated with the second nozzle needle part 32 is still relieved of pressure, follows as closing force on the second nozzle needle member 32, the spring elements 39.
  • About a suitable dimensioning of the pressure shoulder 80 with respect to the closing force of the spring element 39 can be analogous to the representation of the embodiment set according to Figure 1, a switching pressure, from which the internally guided in the coaxial nozzle needle 30 second nozzle needle part 32 opens.
  • the first nozzle needle part 31 opens, while the second nozzle needle part 32 remains closed. Accordingly, injection takes place via the first injection cross-section 42.
  • the second nozzle needle part 32 opens in addition to the already open first nozzle needle part 31, whereby an injection into the combustion chamber 7 of the internal combustion engine both via the first injection cross-section 42 also takes place via the further, second injection cross section 43.
  • the termination of the injection is effected by means of the solenoid valve 8, via which the rear space 16 of the pressure booster 5 and the first nozzle spring chamber 82 separated from the return side 9 of the solenoid valve 8 and with the supply pressure, i. be connected to the pressure prevailing in the high-pressure reservoir 2 pressure level.
  • the pressure level prevailing in the high-pressure reservoir 2 builds up in the rear space 16, whereby a pressure relief in the high-pressure chamber 20 of the pressure booster 5 is set to the rail pressure level.
  • the first nozzle needle member 31 is now balanced in terms of hydraulic forces and is actuated only by the spring force of the spring element 39, i. closed.
  • the self-adjusting closing speed with respect to the second nozzle needle part 32 can be influenced by the design of the throttle bodies 85 and 86, respectively.
  • a relief line in the form of a bore 84 is guided through the second nozzle needle part 32, which extends from a recess 48 into the second nozzle control chamber 83.
  • the following three foundedsleckageströme set in the idle state ie at applied rail pressure level in the closing chamber 21 and the nozzle control chamber 29 on.
  • the second nozzle needle part 32 is formed in a diameter d 2 , which may be between 2 to 2.5 mm, while the first nozzle needle part 31 is formed in an outer diameter d 1 , which may be between 4 and 4.5 mm.
  • d 1 an outer diameter
  • d 2 an outer diameter
  • d 1 a guide leakage flow on a small diameter d 2 . 4
  • a leakage oil groove 48 is likewise received in an analogous manner, which communicates with the longitudinal bore 84, via which the leak oil can be removed.
  • a second pilot leakage flow with a small diameter d 2 occurs between the nozzle control chamber 82 and the leak oil groove 48. Due to the smaller diameter of the second nozzle needle part 32 of 2 to 2.5 mm can be achieved with this embodiment, a significant reduction of previous leakage oil volume flows into the leak.

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Description

Technisches GebietTechnical area

Zur Versorgung von Brennräumen selbstzündender Verbrennungskraftmaschinen können sowohl druckgesteuerte als auch hubgesteuerte Einspritzsysteme eingesetzt werden. Als Kraftstoffeinspritzsysteme kommen neben Pumpe-Düse-Einheiten, Pumpe-Leitung-Düse-Einheiten auch Speichereinspritzsysteme (Common Rail) zum Einsatz. Speichereinspritzsysteme zum Beispiel ermöglichen in vorteilhafter Weise, den Einspritzdruck an Last und Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine anzupassen. Zur Erzielung hoher spezifischer Leistungen und zur Reduktion der Emissionen ist generell ein möglichst hoher Einspritzdruck erforderlich.To supply combustion chambers of self-igniting internal combustion engines, both pressure-controlled and stroke-controlled injection systems can be used. As fuel injection systems come next pump-nozzle units, pump-line-nozzle units and accumulator injection systems (common rail) are used. For example, accumulator injection systems make it possible to adjust the injection pressure to the load and speed of the internal combustion engine. Achieving high specific power and reducing emissions generally requires the highest possible injection pressure.

Stand der TechnikState of the art

Aus Festigkeitsgründen ist das erreichbare Druckniveau bei heute eingesetzten Speichereinspritzsystemen (Common Rail) zur Zeit auf etwa 1600 bar begrenzt. Zur weiteren Drucksteigerung an Speichereinspritzsystemen kann an Common-Rail-Systemen ein Druckverstärker eingesetzt werden. EP 0 562 046 B 1 offenbart eine Betätigungs- und Ventilanordnung mit Bedämpfung für eine elektronisch gesteuerte Einspritzeinheit. Die Betätigungs- und Ventilanordnung für eine hydraulische Einheit weist eine elektrisch erregbare Elektromagnetanordnung mit einem festen Stator und einem bewegbaren Anker auf. Der Anker weist eine erste und eine zweite Oberfläche auf. Die erste und die zweite Oberfläche des Ankers definieren einen ersten und einen zweiten Hohlraum, wobei die erste Oberfläche des Ankers dem Stator zuweist. Es ist ein Ventil vorgesehen, welches mit dem Anker verbunden ist. Das Ventil ist in der Lage, aus einem Sumpf ein hydraulisches Betätigungsfluid an die Einspritzvorrichtung zu leiten. Ein Dämpfungsfluid kann in Bezug auf einen der Hohlräume der Elektromagnetanordnung dort angesammelt oder von dort abgelassen werden. Mittels eines in einer Zentralbohrung hineinragenden Bereiches einer Ventilnadel kann die Strömungsverbindung des Dämpfungsfluides proportional zu dessen Viskosität selektiv freigegeben bzw. verschlossen werden.For reasons of strength, the achievable pressure level in currently used accumulator injection systems (common rail) is currently limited to about 1600 bar. To further increase the pressure on accumulator injection systems, a pressure booster can be used on common-rail systems. EP 0 562 046 B1 discloses a control and valve arrangement with damping for an electronically controlled injection unit. The actuation and valve assembly for a hydraulic unit comprises an electrically energizable solenoid assembly having a fixed stator and a movable armature. The anchor has a first and a second surface. The first and second surfaces of the armature define first and second cavities, with the first surface of the armature facing the stator. It is provided a valve which is connected to the armature. The valve is capable of delivering a hydraulic actuating fluid to the injector from a sump. A damping fluid may be accumulated or drained therefrom with respect to one of the cavities of the solenoid assembly. By means of a projecting into a central bore area of a valve needle For example, the flow connection of the damping fluid can be selectively released or closed in proportion to its viscosity.

DE 101 23 910.6 bezieht sich auf eine Krafistoffeinspritzeinrichtung. Diese wird an einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt. Die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine werden über hraftstoffinjektoren mit Kraftstoff versorgt. Die Kraftstoffinjektoren werden über eine Hochdruckquelle beaufschlagt; ferner umfaßt die Kraftstoffeinspritzeinrichtung einen Druckverstärker, der einen beweglichen Druckverstärkerkolben aufweist, welcher einen an die Hochdruckquelle anschließbaren Raum von einem mit dem Kraftstoffinjektor verbundenen Hochdruckraum trennt. Der Kraftstoffdruck im Hochdruckraum läßt sich durch Befüllen eines Rückraumes der Druckübersetzungseinrichtung mit Kraftstoff bzw. durch Entleeren des Rückraumes des Kraftstoffübersetzers von Kraftstoff variieren.DE 101 23 910.6 relates to a fuel injection device. This is used on an internal combustion engine. The combustion chambers of the internal combustion engine are supplied with fuel via fuel injectors. The fuel injectors are acted upon by a high pressure source; Furthermore, the fuel injection device comprises a pressure booster, which has a movable pressure booster piston, which separates a connectable to the high-pressure source space from a high-pressure chamber connected to the fuel injector. The fuel pressure in the high-pressure chamber can be varied by filling a rear space of the pressure booster device with fuel or by emptying the rear space of the fuel booster from fuel.

Der Kraftstoffinjektor umfaßt einen beweglichen Schließkolben zum Öffnen bzw. Schließen von Einspritzöffnungen. Der Schließkolben ragt in einen Schließdruckraum hinein, so daß der Schließkolben mit Kraftstoff druckbeaufschlagbar ist. Dadurch wird eine den Schließkolben in Schließrichtung beaufschlagende Kraft erreicht. Der Schließdruckraum und ein weiterer Raum werden durch einen gemeinsamen Arbeitsraum gebildet, wobei sämtliche Teilbereiche des Arbeitsraumes permanent zum Austausch von Kraftstoff miteinander verbunden sind.The fuel injector includes a movable closing piston for opening or closing injection openings. The closing piston protrudes into a closing pressure chamber, so that the closing piston can be pressurized with fuel. As a result, a force acting on the closing piston in the closing direction is achieved. The closing pressure chamber and another space are formed by a common working space, wherein all portions of the working space are permanently connected to each other for the exchange of fuel.

Mit dieser Lösung kann durch Ansteuerung des Druckverstärkers über den Rückraum erreicht werden, daß die Ansteuerverluste im Kraftstoffhochdrucksystem im Vergleich zu einer Ansteuerung über einen zeitweise mit der Kraftstoffhochdruckquelle verbundenen Arbeitsraum deutlich kleinergehalten werden können. Ferner wird der Hochdruckraum nur bis auf das Druckniveau des Hochdruckspeicherraumes entlastet und nicht bis auf Leckageniveau. Dies verbessert einerseits den hydraulischen Wirkungsgrad, andererseits kann ein schnellerer Druckaufbau bis auf das Spitzendruckniveau erfolgen, so daß die zwischen den Einspritzphasen liegenden zeitlichen Abstände verkürzt werden können.With this solution can be achieved by controlling the booster over the rear space that the drive losses in the high-pressure fuel system compared to a control over a temporarily connected to the high-pressure fuel source working space can be significantly reduced. Furthermore, the high-pressure chamber is relieved only up to the pressure level of the high pressure accumulator chamber and not up to leak level. On the one hand this improves the hydraulic efficiency, on the other hand, a faster pressure build-up can take place up to the peak pressure level, so that the time intervals between the injection phases can be shortened.

Angesichts ständig steigender Anforderungen an die Emissions- und das Geräuschverhalten selbstzündender Verbrennungskraftmaschinen sind weitere Maßnahmen am Einspritzsystem erforderlich, um die in naher Zukunft zu erwartenden verschärften Grenzwerte zu erfüllen.In view of constantly increasing demands on the emission and the noise behavior of self-igniting internal combustion engines, further measures on the injection system are required in order to meet the more stringent limit values expected in the near future.

Das Dokument JP61053455 offenbart eine Kraftstoffeinspitzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.Document JP61053455 discloses a fuel injection device according to the preamble of claim 1.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Beim erfindungsgemäß ausgeführten Kraftstoffinjektor mit Druckverstärker kann eine weitere Verbesserung der Emissionswerte und des Geräuschverhaltens einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine durch Einsatz einer Vario-Einspritzdüse erreicht werden. Durch den Einsatz eines Druckverstärkers, der einen Düsenraum der Einspritzdüse mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt, läßt sich einerseits ein sehr hoher Einspritzdruck erzielen, andererseits erlaubt der Einsatz einer Vario-Einspritzdüse die Freigabe unterschiedlich bemessener Einspritzquerschnitte.In the fuel injector with pressure booster according to the invention, a further improvement of the emission values and the noise behavior of a self-igniting Internal combustion engine can be achieved by using a Vario injector. By using a pressure booster, which acts on a nozzle space of the injection nozzle with high pressure fuel, on the one hand can achieve a very high injection pressure, on the other hand, the use of a Vario injector allows the release of different sized injection cross sections.

Mit einer erfindungsgemäß ausgeführten mehrteiligen Düsennadel läßt sich das Einspritzen von Kraftstoff über zwei unterschiedliche, am brennraumseitigen Ende des Kraftstoffinjektors ausgebildete Einspritzquerschnitte realisieren. Die Einspritzöffnungen sind dazu in vorteilhafter Weise das Zerstäubungsverhalten des Kraftstoffes begünstigend, als konzentrische Lochkreise beschaffen. Bei einem kleinen Einspritzdruck erfolgt die Einspritzung von Kraftstoff über einen von einem ersten Düsennadelteil freigegebenen Einspritzquerschnitt. Wird der Einspritzdruck weiter gesteigert, kann über einen zusätzlichen Einspritzquerschnitt eingespritzt werden, der dann durch einen weiteren Düsennadelteil freigegeben wird. Über den von dem ersten Düsennadelteil freigegebenen Einspritzquerschnitt gelangt eine kleinere Menge von Kraftstoff bei niedrigerem Einspritzdruck in den Brennraum. Dies begünstigt die Gemischaufbereitung im Brennraum der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine im Rahmen einer Boot-Phase. Bei Überschreiten eines voreinstellbaren Schaltdruckes öffnet der zweite Düsennadelteil, so daß zusätzlich zum durch den ersten Düsennadelteil freigegebenen Einspritzquerschnitt durch Freigabe eines weiteren Einspritzquerschnittes auf einem höheren Druckniveau, eine größere Kraftstoffmenge in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine gelangt. Das im Brennraum enthaltene Gas kann dabei durch eine vorhergehende Boot-Einspritzung in einer das Ablaufen der Verbrennung begünstigenden Weise aufbereitet sein.With a multi-part nozzle needle designed according to the invention, the injection of fuel can be realized via two different injection cross sections formed at the combustion chamber end of the fuel injector. The injection openings are favoring the atomization behavior of the fuel in an advantageous manner, procure as concentric bolt circles. At a low injection pressure, the injection of fuel takes place via an injection cross-section released by a first nozzle needle part. If the injection pressure further increased, can be injected via an additional injection cross-section, which is then released by another nozzle needle part. Via the injection cross-section released by the first nozzle needle part, a smaller quantity of fuel reaches the combustion chamber at a lower injection pressure. This favors the mixture preparation in the combustion chamber of the self-igniting internal combustion engine during a boot phase. When a presettable switching pressure is exceeded, the second nozzle needle part opens, so that, in addition to the injection cross-section released by the first nozzle needle part, by releasing a further injection cross-section at a higher pressure level, a larger quantity of fuel enters the combustion chamber of the internal combustion engine. The gas contained in the combustion chamber can be processed by a previous boot injection in a way that promotes combustion of the combustion.

Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt das Einspritzen kleinster Kraftstoffmengen bei kurzen Einspritzdauern und das Einspritzen größerer Kraftstoffmengen über längere Einspritzdauern; gegebenenfalls können mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung auch kleinere Pilot-Einspritzungen realisiert werden. Kleine Pilot-Einspritzungen bewirken eine Verbesserung des Geräuschverhaltens einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine. Ferner wird durch den Einsatz sehr kleiner Voreinspritzmengen in den Brennraum der selbstzündenden Brennkraftmaschine eine Verbesserung der Abgasemissionen erreicht.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung läßt sich eine Geräuschverbesserung an selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen dahingehend erreichen, daß das "Nageln" weitestgehend durch die Formung der Einspritzrate verhindert werden kann.
The solution according to the invention allows the injection of smallest amounts of fuel with short injection periods and the injection of larger amounts of fuel over longer injection periods; If appropriate, smaller pilot injections can also be realized with the solution proposed according to the invention. Small pilot injections improve the noise performance of a self-igniting internal combustion engine. Furthermore, the use of very small pre-injection quantities into the combustion chamber of the self-igniting internal combustion engine achieves an improvement in exhaust emissions.
With the solution according to the invention, a noise improvement can be achieved in self-igniting internal combustion engines to the extent that the "nailing" can be largely prevented by the formation of the injection rate.

Zeichnungdrawing

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.With reference to the drawing, the invention will be described below in more detail.

Es zeigt:

Figur 1
das Hydraulikschaltschema eines Kraftstoffinjektors mit Druckverstärker, Vario-Einspritzdüse und einer Koaxial-Düsennadel in einer ersten Ausführungsvariante nicht gemäß der Erfindung,
Figur 2
das Hydraulikschaltschema eines Kraftstoffinjektors mit Druckverstärker, Vario-Einspritzdüse und über einen Hochdruckspeicherraum direktbeaufschlagtem Schließraum in einer Ausführungsvariante nicht gemäß der Erfindung
Figur 3
die Druckverläufe im Düsenraum, Hochdruckraum und Schließraum, die Nadelhubwege und die sich entsprechend der Nadelhübe einstellenden Durchflußquerschnitte an der Düse der Ausführungsvariante eines Kraftstoffinjektors gemäß Figur 2 und
Figur 4
eine erfindungsgemäße Ausführungsvariante eines Kraftstoffinjektors mit Druckverstärker, Vario-Düse mit optimierter Führungsleckage.
It shows:
FIG. 1
the hydraulic circuit diagram of a fuel injector with pressure booster, Vario injector and a coaxial nozzle needle in a first embodiment not according to the invention,
FIG. 2
the hydraulic circuit diagram of a fuel injector with pressure booster, Vario injector and via a high-pressure storage space directly acted upon closing space in a variant not according to the invention
FIG. 3
the pressure curves in the nozzle chamber, high-pressure chamber and closing space, the Nadelhubwege and adjusting the needle strokes adjusting flow areas at the nozzle of the embodiment of a fuel injector according to Figure 2 and
FIG. 4
an inventive variant of a fuel injector with pressure booster, Vario nozzle with optimized pilot leakage.

Ausführungsvariantenvariants

Figur 1 ist das Hydraulikschaltschema eines Kraftstoffinjektors mit Druckverstärker, Vario-Einspritzdüse und Koaxial-Düsennadel zu entnehmen, deren Schließraum vom Rückraum des Druckverstärkers aus mit Kraftstoff beaufschlagbar ist.Figure 1 is the hydraulic circuit diagram of a fuel injector with pressure booster, Vario injector and coaxial nozzle needle refer to the closing space from the back space of the pressure booster from fuel can be acted upon.

Die in Figur 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzeinrichtung umfaßt einen Kraftstoffinjektor 1, der über einen Hochdruckspeicherraum 2 (Common Rail) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgt wird. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung enthält neben dem Hochdruckspeicherraum 2 den Kraftstoffinjektor 1, einen Druckverstärker 5, sowie das mit Bezugszeichen 6 bezeichnete Einspritzventil, über welches in einen hier nur schematisch wiedergegebenen Brennraum 7 einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine am brennraumseitigen Ende des Einspritzventils 6 Kraftstoff in diesen eingespritzt wird.The fuel injection device shown in Figure 1 comprises a fuel injector 1, which is supplied via a high-pressure accumulator chamber 2 (common rail) with fuel under high pressure. The fuel injection device contains in addition to the high-pressure accumulator 2, the fuel injector 1, a pressure booster 5, as well as designated by reference numeral 6 injection valve, via which in a here reproduced only schematically combustion chamber 7 of a self-igniting internal combustion engine at the combustion chamber end of the injection valve 6 fuel is injected into this.

Vom in Figur 1 schematisch angedeuteten Hochdruckspeicherraum 2 gelangt Kraftstoff über eine erste Drosselstelle 3 und eine sich an dieser anschließende Leitung 4 in einen Druckraum 11 des Druckverstärkers 5. Der Druck-verstärker 5 umfaßt neben dem erwähnten Druckraum 11 einen Rückraum 16. Innerhalb des Druckverstärkers 5 ist ein Kolben 12 aufgenommen, der als axial verschiebbarer Stufenkolben ausgebildet ist und einen ersten Teilkolben 13 umfaßt, der im Vergleich zu einem zweiten Teilkolben 14 mit einem eine Führung ermöglichenden größeren Durchmesser ausgebildet ist. Der Kolben 12 kann sowohl aus zwei separaten Bauteilen bestehen als auch als ein Bauteil gefertigt werden. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist zwischen dem ersten Teilkolben 13 und dem zweiten Teilkolben 14 ein in Scheibenform ausgebildeter Ansatz 15 vorgesehen. Dieser wird von einer im Rückraum 16 aufgenommenen Rückstellfeder 17 beaufschlagt, die sich mit ihrem dem Ansatz 15 gegenüberliegenden Ende am Gehäuseboden des Druckverstärkers 5 abstützt. Der zweiten Teilkolben 14 begrenzt mit seiner Stirnseite einen Hochdruckraum 20 des Druckverstärkers. über welchen u.a. eine Hochdruckleitung 28 abzweigt, die einen Düsenraum 29 des Einspritzventils 6 mit unter sehr hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt.Of the schematically indicated in Figure 1 high-pressure accumulator space 2 fuel passes through a first throttle point 3 and an adjoining this line 4 in a pressure chamber 11 of the booster 5. The pressure booster 5 includes in addition to the mentioned pressure chamber 11, a rear space 16. Within the booster. 5 a piston 12 is accommodated, which is designed as an axially displaceable stepped piston and comprises a first part piston 13, which is formed in comparison to a second part piston 14 with a guide enabling larger diameter. The piston 12 may consist of two separate components as well as be manufactured as one component. In the embodiment according to FIG. 1, a lug-shaped projection 15 is provided between the first partial piston 13 and the second partial piston 14. This is acted upon by a restoring spring 17 accommodated in the rear space 16, which is supported with its end opposite the projection 15 on the housing bottom of the pressure booster 5. The second partial piston 14 defines with its front side a high-pressure chamber 20 of the pressure intensifier. about which u.a. a high pressure line 28 branches off, which acts on a nozzle chamber 29 of the injection valve 6 at very high pressure fuel.

Vom Druckraum 11 des Druckverstärkers 5 zweigt eine Leitung 18 zu einem als Magnetventil 8 ausgebildeten Steuerventil ab, welches in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante der vorgeschlagenen Kraftstoffeinspritzeinrichtung als Magnetventil ausgebildet ist. Im in Figur 1 dargestellten Grundzustand steht die Zuleitung 18 vom Druckraum 11 des Druckverstärkers 5 mit einer Kraftstoffleitung 19 in Verbindung, über welche der Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 mit Kraftstoff beaufschlagt wird. Vom Rückraum 16 erstreckt sich in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante der Kraftstoffeinspritzeinrichtung eine Rückraumleitung 22 zu einem Schließraum 21 im oberen Bereich des Einspritzventils 6. Im in Figur 1 dargestellten Grundzustand der Kraftstoffeinspritzeinrichtung steht der im Hochdruckspeicherraum 2 anstehende Druck über die Leitung 4 im Druckraum 11 des Druckverstärkers 5, am Magnetventil 8, über die Kraftstoffleitung 19 am Rückraum 16 des Druckverstärkers sowie über die Rückraumleitung 22 im Schließraum 21 des Einspritzventils 6 an. Über ein mit dem Hochdruckraum 20 vorgeschaltetes Rückschlagventil 24 steht der Druck des Hochdruckspeicherraums 2 sowohl im Hochdruckraum 20 als auch im Düsenraum 29 an.From the pressure chamber 11 of the pressure booster 5 branches off a line 18 to a magnetic valve 8 designed as a control valve, which is formed in the embodiment of the proposed fuel injection device shown in Figure 1 as a solenoid valve. In the illustrated in Figure 1 basic state, the supply line 18 from the pressure chamber 11 of the pressure booster 5 is connected to a fuel line 19 in communication, via which the rear space 16 of the booster 5 is supplied with fuel. From the rear space 16 extends in the embodiment of the fuel injection device shown in Figure 1, a return line 22 to a closing chamber 21 in the upper region of the injection valve 6. In the illustrated in Figure 1 basic state of the fuel injector pending in the high-pressure reservoir 2 pressure via the line 4 in the pressure chamber eleventh of the pressure booster 5, the solenoid valve 8, via the fuel line 19 at the rear space 16 of the booster and the return space line 22 in the closing chamber 21 of the injection valve 6 at. By way of a non-return valve 24 connected upstream of the high-pressure chamber 20, the pressure of the high-pressure reservoir 2 is present both in the high-pressure chamber 20 and in the nozzle chamber 29.

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß neben der Zuleitung 18 vom Druckraum 11, der Kraftstoffzuleitung 19 zum Rückraum 16 vom Magnetventil 8 gemäß der Ausführungsvariante in Figur 1 ein niederdruckseitiger Rücklauf 9 abzweigt, in welchen ein beim Schalten des Magnetventils 8 in eine weitere Schaltstellung das Steuervolumen in einen in Figur 1 nicht dargestellten Kraftstoffbehälter abströmt.For the sake of completeness it should be mentioned that in addition to the supply line 18 from the pressure chamber 11, the fuel supply line 19 to the rear chamber 16 from the solenoid valve 8 according to the embodiment in Figure 1 a low-pressure side return 9 branches, in which a when switching the solenoid valve 8 in a further switching position, the control volume flows into a fuel tank, not shown in Figure 1.

Das Rückschlagventil 24, welches dem Hochdruckraum 20 des Druck-verstärkers 5 vorgeordnet ist, umfaßt einen hier als Kugel ausgebildeten Schließkörper 26, der seinerseits über ein Federelement 27 beaufschlagt wird. Anstelle eines Rückschlagventils 24 zwischen dem Hochdruckraum 20 des Druckübersetzers 5 und dem Schließraum 21 kann - wie in Figur 1 angedeutet - auch ein Drosselelement 24.1 in der Leitung 25 aufgenommen sein, welches vom Druckmedium, d.h. dem Kraftstoff, in beide Richtungen durchströmt werden kann.The check valve 24, which is arranged upstream of the high-pressure chamber 20 of the pressure booster 5, comprises a closing body 26 designed here as a ball, which in turn is acted upon by a spring element 27. Instead of a check valve 24 between the high-pressure chamber 20 of the pressure booster 5 and the closing chamber 21 may - as indicated in Figure 1 - and a throttle element 24.1 be included in the line 25, which from the pressure medium, i. the fuel can be flowed through in both directions.

Das in der Ausführungsvariante der vorgeschlagenen Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Figur 1 dargestellte Einspritzventil 6 umfaßt eine koaxiale Düsennadel 30, die einen ersten Düsennadelteil 31 und einen zweiten Düsennadelteil 32 enthält. Die Düsennadelteile 31 bzw. 32 sind ineinanderliegend geführt und unabhängig voneinander betätigbar. Das erste Düsennadelteil 31 ist innerhalb des Gehäuses des Einspritzventils 6 in vertikaler Richtung auf und ab bewegbar. Die Hubbegrenzung des ersten Düsennadelteils 31 ist durch einen in den Schließraum 21 des Einspritzventils 6 eingelassenen ringförmigen Anschlag 33 gegeben. Mittels des ringförmig ausgebildeten Anschlags 33 im Schließraum 21 wird dem ersten Düsennadelteil 31 der maximale Hubweg aufgegeben und begrenzt. Ferner umfaßt der Schließraum 21 des Einspritzventils 6 einen stiftförmig konfigurierten Anschlag 34, der als Hubbegrenzung für das im ersten Düsennadelteil 31 koaxial geführte zweite Düsennadelteil 32 der koaxialen Düsennadel 30 dient. In der Ausführungsvariante gemäß Figur 1 ist im oberen Bereich des zweiten Düsennadelteils 32 eine scheibenförmige Anschlagfläche 37 ausgebildet, welche mit dem innerhalb des Schließraumes 21 angeordneten, als Hubbegrenzung dienenden Anschlag 34 zusammenarbeitet und dem zweiten Düsennadelteil 32 seine vertikale Verfahrbewegung innerhalb des Gehäuses des Einspritzventils 6 vorgibt.The injection valve 6 illustrated in the embodiment variant of the proposed fuel injection device according to FIG. 1 comprises a coaxial nozzle needle 30 which contains a first nozzle needle part 31 and a second nozzle needle part 32. The nozzle needle parts 31 and 32 are guided into each other and operated independently. The first nozzle needle part 31 is movable up and down within the housing of the injection valve 6 in the vertical direction. The stroke limit of the first nozzle needle part 31 is given by a recessed into the closing chamber 21 of the injection valve 6 annular stop 33. By means of the ring-shaped stop 33 in the closing space 21, the maximum stroke is given to the first nozzle needle part 31 and limited. Furthermore, the closing space 21 of the injection valve 6 comprises a pin-shaped stop 34, which serves as a stroke limiter for the first nozzle needle part 31 coaxially guided second nozzle needle part 32 of the coaxial nozzle needle 30. In the embodiment according to FIG. 1, a disc-shaped abutment surface 37 is formed in the upper region of the second nozzle needle part 32, which cooperates with the abutment 34 located within the closing space 21 and serves as a stroke limiter and predetermines its vertical movement within the housing of the injection valve 6 to the second nozzle needle part 32 ,

Innerhalb des Schließraums 21 des Einspritzventils 6 der Ausführungsvariante in Figur 1 sind sowohl das erste Düsennadelteil 31 als auch das zweiten Düsennadelteil 32 jeweils von einem Federelement 38 bzw. 39 beaufschlagt. Das den ersten Düsennadelteil 31 beaufschlagende Federelement 38 stützt sich auf einer Stirnseite 36 des ersten Düsennadelteils 31 ab, während das den stiftförmig ausgebildeten Anschlag 34 umgebende Federelement 39 an der Stirnseite 37 des zweiten Düsennadelteils 32 anliegt. Der in Figur 1 dargestellte Schließraum 21 wird vom Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 über die Rückraumleitung 22 mit Kraftstoff beaufschlagt, wobei die Rückraumleitung 22 im Bereich ihrer Mündung in den Schließraum 21 eine Drosselstelle 23 enthalten kann. Die vom Rückschlagventil 24 in den Schließraum 21 mündende Leitung 25 kann in den Schließraum 21 münden, wobei anstelle des in Figur 1 in die Leitung 25 integrierten Rückschlagventils 24 auch das in Figur 1 angedeutete Drosselelement 24.1 in die Leitung 25 zwischen dem Hochdruckraum 20 des Druckübersetzers 5 und den Schließraum 21 eingelassen sein kann.Within the closing chamber 21 of the injection valve 6 of the embodiment in Figure 1, both the first nozzle needle member 31 and the second nozzle needle member 32 are each acted upon by a spring element 38 and 39, respectively. The spring element 38 acting on the first nozzle needle part 31 is supported on an end face 36 of the first nozzle needle part 31, while the spring element 39 surrounding the pin-shaped stop 34 rests against the end face 37 of the second nozzle needle part 32. The closing space 21 shown in FIG. 1 is supplied with fuel from the rear space 16 of the pressure booster 5 via the return space line 22, wherein the return space line 22 may contain a throttle point 23 in the region of its mouth in the closing space 21. The opening from the check valve 24 in the closing chamber 21 line 25 may open into the closing chamber 21, wherein instead of integrated in Figure 1 in the line 25 check valve 24 and the throttle element indicated in Figure 1 24.1 in the line 25 between the high-pressure chamber 20 of the pressure booster. 5 and the closing space 21 can be inserted.

Das in Figur 1 dargestellte erste Düsennadelteil 31 der koaxialen Düsennadel 30 umfaßt eine hydraulisch wirksame Fläche 35, die in der dargestellten Ausführungsform als Druckschulter 35 kegelig verlaufend ausgebildet ist. Die Druckschulter 35 an der Außenumfangsfläche des ersten Düsennadelteils 31 ist zur Gänze vom Düsenraum 29 des Einspritzventils 6 umschlossen. Vom Düsenraum 29 des Einspritzventils 6 erstreckt sich ein Ringspalt 50 bis an das brennraumseitige Ende des Einspritzventils 6. Das zweite Düsennadelteil 32 umfaßt ebenfalls eine hydraulisch wirksame Fläche 40 in Gestalt einer Druckschulter, welches am brennraumseitigen Ende des zweiten Düsennadelteils 32 ausgebildet ist. Entsprechend der Auslegung der hydraulisch wirksamen Fläche 40 am brennraumseitigen Ende des zweiten Düsennadelteils 32 und der Auslegung des das zweite Düsennadelteil 32 beaufschlagenden Federelementes 39 kann entsprechend der Dimensionierung ein Schaltdruck eingestellt werden, bei dem das innere Düsennadelteil 31 der koaxialen Düsennadel 30 gemäß der Darstellung in Figur 1 öffnet.The illustrated in Figure 1 first nozzle needle member 31 of the coaxial nozzle needle 30 comprises a hydraulically effective surface 35 which is formed in the illustrated embodiment as a pressure shoulder 35 tapered. The pressure shoulder 35 on the outer peripheral surface of the first nozzle needle part 31 is completely enclosed by the nozzle chamber 29 of the injection valve 6. From the nozzle chamber 29 of the injection valve 6, an annular gap 50 extends to the combustion chamber end of the injection valve 6. The second nozzle needle member 32 also includes a hydraulically effective surface 40 in the form of a pressure shoulder, which is formed at the combustion chamber end of the second nozzle needle portion 32. According to the design of the hydraulically effective surface 40 at the combustion chamber end of the second nozzle needle member 32 and the design of the second nozzle needle member 32 acting spring element 39, a switching pressure can be adjusted according to the dimensions, in which the inner nozzle needle portion 31 of the coaxial nozzle needle 30 as shown in FIG 1 opens.

Am brennraumseitigen Ende des Einspritzventils 6 ist eine Kegelfläche 44 ausgebildet, an der Einspritzöffnungen ausgebildet sind. In der Ausführungsvariante des Einspritzventils 6 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Figur 1 umfaßt die als Vario-Einspritzdüse 41 ausgebildete Düse des Einspritzventils 6 einen ersten Einspritzquerschnitt 42 sowie einen weiteren, zweiten Einspritzquerschnitt 43. In bevorzugter Ausgestaltung der Lösung sind der erste Einspritzquerschnitt 42 sowie der zweite Einspritzquerschnitt 43 als Lochreihen, beispielsweise als konzentrische Lochkreise, ausgebildet und enthalten eine Vielzahl kleinster Bohrungen, über welche während des Einspritzens von Kraftstoff in den Brennraum 7 - hier nur schematisch wiedergegeben - eine feine Zerstäubung des Kraftstoffes während des Einspritzvorganges erzielt wird, was wiederum einen günstigen Verbrennungsablauf hinsichtlich der Emissionswerte und der Geräuschentwicklung sicherstellt. Gemäß der Ausführungsvariante in Figur 1 wird der erste Einspritzquerschnitt 42 beim Öffnen des ersten Düsennadelteils 31 bei Beaufschlagung des Düsenraums 29 mit hohem Druck freigegeben. Es erfolgt eine Einspritzung von Kraftstoff nur über den ersten Einspritzquerschnitt 42 am brennraumseitigen Ende 44 des Einspritzventils 6. Abhängig von der Dimensionierung der hydraulisch wirksamen Fläche 40- hier als Druckschulter gestaltet - und abhängig von der Dimensionierung des das zweite Düsennadelteil 32 beauf schlagenden Federelementes 39, öffnet das zweite Düsennadelteil 32 der koaxialen Düsennadel 30 bei einem bestimmten Schaltdruck und gibt zusätzlich zum ersten Einspritzquerschnitt 42 den weiteren, zweiten Einspritzquerschnitt 43 frei. In diesem Schaltzustand - beide Düsennadelteile 31 bzw. 32 offen - wird Kraftstoff sowohl über den ersten Einspritzquerschnitt 42 als auch zusätzlich über den durch das erste Düsennadelteil 31 freigegebenen weiteren, zweiten Einspritzquerschnitt 43 in den Brennraum 7 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine eingespritzt.At the combustion chamber end of the injection valve 6, a conical surface 44 is formed, are formed on the injection openings. In the embodiment variant of the injection valve 6 of the fuel injection device according to FIG. 1, the nozzle of the injection valve 6 designed as a vario injection nozzle 41 comprises a first injection cross section 42 and a further, second injection cross section 43. In a preferred embodiment of the solution, the first injection cross section 42 and the second injection cross section 43 are formed as rows of holes, for example as a concentric hole circles, and contain a variety of smallest holes, which during the injection of fuel into the combustion chamber 7 - here only schematically reproduced - a fine atomization of the fuel during the injection process is achieved, which in turn a favorable combustion process in terms the emission levels and the noise level. According to the embodiment in Figure 1, the first injection section 42 is released when opening the first nozzle needle member 31 upon application of the nozzle chamber 29 at high pressure. Depending on the dimensioning of the hydraulically effective surface 40- here designed as a pressure shoulder - and depending on the dimensions of the second nozzle needle part 32 beauf beating spring element 39, opens the second nozzle needle portion 32 of the coaxial nozzle needle 30 at a certain switching pressure and are in addition to the first injection section 42, the further, second injection section 43 free. In this switching state-both nozzle needle parts 31 and 32 open-fuel is injected both via the first injection cross-section 42 and additionally via the second, second injection cross-section 43 released by the first nozzle needle part 31 into the combustion chamber 7 of the self-igniting internal combustion engine.

Die sich bei den hohen Drücken einstellende Führungsleckage aufgrund der ineinandergeführten Düsennadelteile 31 bzw. 32 der koaxialen Düsennadel 30 wird über eine Ausnehmung 48, die beispielsweise als Ringnut zum Außenumfang des zweiten Düsennadelteils 32 ausgebildet sein kann, über einen Kanal 47, welcher das erste Düsennadelteil 31 durchsetzt, in eine diese umschließende weitere Ringnut 46 gefördert, die wiederum gehäuseseitig mit einem Leckölkanal 49 in Verbindung steht. Die Führungsleckage kann demnach analog zum niederdruckseitigen Rücklauf 9, der dem Magnetventil 8 zugeordnet ist, über die Leckölleitung 49 in den Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems abgeführt werden.The adjusting at the high pressures guide leakage due to the nested needle nozzle parts 31 and 32 of the coaxial nozzle needle 30 via a recess 48, which may be formed, for example, as an annular groove to the outer periphery of the second nozzle needle member 32 via a channel 47, which the first nozzle needle member 31st penetrated, promoted in a surrounding this further annular groove 46, which in turn is on the housing side with a leakage oil passage 49 in communication. Accordingly, the guide leakage can be discharged via the leak oil line 49 into the low-pressure region of the fuel injection system analogously to the low-pressure-side return 9, which is assigned to the solenoid valve 8.

Während die hydraulisch wirksame Fläche 35 am Außenumfang des ersten Düsennadelteils 31 vom Düsenraum 29 umschlossen ist, wird der die hydraulische Fläche 40, ausgebildet als Druckschulter, am zweiten Düsennadelteil 32 schließende Raum einerseits durch die Stirnseite 45 des ersten Düsennadelteils 31 gebildet und andererseits durch die kegelförmig in den Brennraum 7 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine ragende Düsenkörperfläche 44 des Einspritzventils 6.While the hydraulically effective surface 35 is enclosed on the outer circumference of the first nozzle needle part 31 from the nozzle chamber 29, the hydraulic surface 40, formed as a pressure shoulder, the second nozzle needle part 32 closing space is formed on the one hand by the end face 45 of the first nozzle needle member 31 and on the other hand by the conical in the combustion chamber 7 of the self-igniting internal combustion engine projecting nozzle body surface 44 of the injection valve. 6

Die Funktionsweise des in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante stellt sich wie folgt dar. Über die Leitung 4 steht der im Hochdruckspeicherraum 2 anstehende Druck am Kraftstoffinjektor 1 an. Im in Figur 1 dargestellten Grundzustand ist das Magnetventil 8 nicht angesteuert und es findet keine Einspritzung statt. Der im Hochdruckspeicherraum 2 anstehende Druck steht demnach im Druckraum 11 des Druckverstärkers 5 an sowie am bereits erwähnten Magnetventil 8. Ferner steht der im Hochdruckspeicherraum 2 anstehende Druck über das durchgeschaltete Magnetventil 8 und die Kraftstoffleitung 19 im Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 an. Ferner steht der Rail-Druck über die Rückraumleitung 22 und die in dieser aufgenommene Drosselstelle 23 im Schließraum 21 des Einspritzventils 6 an und strömt vom Schließraum 21 des Einspritzventils 6 in Freigaberichtung des Rückschlagventils 24 in den Hochdruckraum 20 des Druckverstärkers 5 über. Vom Hochdruckraum 20 des Druckverstärkers 5 wiederum strömt der Kraftstoff über die Hochdruckleitung 28 in den Düsenraum 29 des Einspritzventils 6 ein. Im Grundzustand sind demnach alle Druckräume 11, 16 und 20 des Druckverstärkers 5 mit dem im Hochdruckspeicherraum 2 herrschenden Druckniveau beaufschlagt, wobei die Teilkolben 13 bzw. 14 des Druckverstärkers 5 druckausgeglichen sind. In diesem Grundzustand des in Figur 1 dargestellten Systems ist der Druckverstärker 5 deaktiviert und es findet keine Druckverstärkung statt. In diesem Zustand wird der Kolben 12 des Druckverstärkers 5 über die diesem zugeordnete Rückstellfeder 17 in seine Ausgangslage gestellt, wobei eine Befüllung des Hochdruckraums 20 des Druckverstärkers 5 über das Rückschlagventil 24 vom Schließraum 21 des Einspritzventils 6 aus erfolgt. Durch den im Schließraum 21 anstehenden Druck wird eine hydraulische Schließkraft auf die Düsennadelteile 31 bzw. 32 der koaxial ausgebildeten Düsennadel 30 aufgebaut. Zusätzlich sind das erste Düsennadelteil 31 bzw. das zweite Düsennadelteil 32 über die im Schließraum 21 angeordneten Federelemente 38 bzw. 39 in Schließstellung beaufschlagt. Daher kann das im Hochdruckspeicherraum 2 anstehende Druckniveau über die Hochdruckleitung 28 ständig im Düsenraum 29 des Einspritzventils 6 anstehen, ohne daß sich das erste Düsennadelteil 31 aufgrund der Druckwirkung des Kraftstoffes auf die Druckschulter 35 öffnet. Erst wenn der Druck im Düsenraum 29 über den Hochdruckspeicherraum 2 herrschenden Druck ansteigt, was durch Zuschalten des Druckverstärkers 5 erfolgt, öffnet das erste Düsennadelteil 31 und die Einspritzung beginnt.The mode of operation of the embodiment variant shown in FIG. 1 is as follows. Via line 4, the pressure prevailing in the high-pressure reservoir 2 is applied to the fuel injector 1. In the illustrated in Figure 1 basic state, the solenoid valve 8 is not activated and there is no injection instead. The pending in the high-pressure reservoir 2 pressure is therefore in the pressure chamber 11 of the booster 5 and the aforementioned solenoid valve 8. Furthermore, the pending in the high-pressure accumulator 2 pressure on the through-connected solenoid valve 8 and the fuel line 19 in the rear chamber 16 of the booster 5 at. Further, the rail pressure is on the return space line 22 and the throttle body 23 received in this in the closing chamber 21 of the injection valve 6 and flows from the closing chamber 21 of the injection valve 6 in the release direction of the check valve 24 in the high pressure chamber 20 of the booster 5 over. From the high-pressure chamber 20 of the pressure booster 5, in turn, the fuel flows via the high-pressure line 28 into the nozzle chamber 29 of the injection valve 6. In the normal state, therefore, all the pressure chambers 11, 16 and 20 of the pressure booster 5 are acted upon by the pressure level prevailing in the high-pressure reservoir 2, wherein the partial pistons 13 and 14 of the pressure booster 5 are pressure-balanced. In this basic state of the system shown in Figure 1, the pressure booster 5 is deactivated and there is no pressure amplification. In this state, the piston 12 of the pressure booster 5 is placed on its associated return spring 17 in its initial position, with a filling of the high-pressure chamber 20 of the booster 5 via the check valve 24 from the closing chamber 21 of the injection valve 6 is made. Due to the pending in the closing chamber 21 pressure is a hydraulic closing force the nozzle needle parts 31 and 32 of the coaxially formed nozzle needle 30 is constructed. In addition, the first nozzle needle part 31 and the second nozzle needle part 32 are acted upon via the closing elements 21 arranged in the spring elements 38 and 39 in the closed position. Therefore, the pressure level present in the high-pressure accumulator 2 can constantly be present in the nozzle chamber 29 of the injection valve 6 via the high-pressure line 28, without the first nozzle needle part 31 opening onto the pressure shoulder 35 due to the pressure effect of the fuel. Only when the pressure in the nozzle chamber 29 rises above the high-pressure reservoir 2 prevailing pressure, which takes place by connecting the booster 5, opens the first nozzle needle member 31 and the injection begins.

Die Zumessung des Kraftstoffes erfolgt durch eine Druckentlastung des Rückraumes 16 des Druckverstärkers 5. Dies wird dadurch erreicht, daß das Magnetventil 8 aktiviert wird und dadurch vom Rückraum 16 über die kraftstoffleitung 19 Kraftstoff in den niederdruckseitigen Ablauf 9 abströmt, so daß der Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 von der Systemdruckversorgung abgeschnitten ist. Aufgrund dessen fällt der Druck im Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 ab, wodurch der Druckverstärker 5 aktiviert wird und der Druck im Düsenraum 29 ansteigt, da der aktivierte Druckverstärker 5 eine Steigerung des Druckes im Hochdruckraum 20 bewirkt, über welchen der Düsenraum 29 mit Kraftstoff beaufschlagt wird. Dadurch stellt sich an der hydraulischen Fläche 35 des ersten Düsennadelteils 31 - hier ausgebildet als Druckschulter - eine der Federkraft 38 entgegenwirkende Öffnungskraft ein, so daß der erste Düsennadelteil 31 in vertikale Richtung nach oben auffährt. Der hohe Druck steht im Düsenraum 29 so lange an, wie der Rückraum 16 über das geschaltete Magnetventil 8 in den niederdruckseitigen Ablauf 9 druckentlastet wird. Auf grund der Druckentlastung des Rückraums 16 wird auch der Schließraum 21 des Einspritzventils 6 über die Leitung 22 in den Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 entlastet, der seinerseits über die bereits erwähnte Leitung 19 zur Niederdruckseite 9 des Kraftstoffeinspritzsystems entlastet wird. Solange der Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 drukkentlastet ist, bleibt der Druckverstärker 5 aktiviert und verdichtet den Kraftstoff im Hochdruckraum 20. Der verdichtete Kraftstoff wird über den Düsenraum 29 entlang des Ringspaltes 50 an den ersten Einspritzquerschnitt 42 geleitet, der aufgrund der vertikalen Auf fahrbewegung des ersten Düsennadelteils 31 freigegeben ist, so daß der über den Ringspalt 50 zuströmende Kraftstoff über den ersten Einspritzquerschnitt 42 in den Brennraum 7 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine eingespritzt wird. Durch die Druckentlastung des Rückraums 16 des Druckverstärkers 5 ist der Schließraum 21 des Einspritzventils 6 druckentlastet.This is achieved in that the solenoid valve 8 is activated and thereby flows from the rear space 16 via the fuel line 19 fuel in the low-pressure side drain 9, so that the rear space 16 of the pressure booster 5 is cut off from the system pressure supply. Because of this, the pressure in the rear chamber 16 of the booster 5 drops, causing the pressure booster 5 is activated and the pressure in the nozzle chamber 29 increases because the activated pressure booster 5 causes an increase in the pressure in the high-pressure chamber 20 through which the nozzle chamber 29 is supplied with fuel , As a result, on the hydraulic surface 35 of the first nozzle needle part 31 - here formed as a pressure shoulder - one of the spring force 38 counteracting opening force, so that the first nozzle needle part 31 auffährt in a vertical upward direction. The high pressure is in the nozzle chamber 29 as long as the back space 16 is relieved of pressure via the switched solenoid valve 8 in the low-pressure side 9. Due to the pressure relief of the back space 16 and the closing chamber 21 of the injector 6 is relieved via the line 22 in the rear space 16 of the booster 5, which in turn is relieved via the aforementioned line 19 to the low pressure side 9 of the fuel injection system. As long as the rear space 16 of the booster 5 is drukkentlastet, the pressure booster 5 remains activated and compresses the fuel in the high-pressure chamber 20. The compressed fuel is passed through the nozzle chamber 29 along the annular gap 50 to the first injection section 42, due to the vertical movement on the first Düsennadelteils 31 is released, so that the inflowing over the annular gap 50 fuel is injected via the first injection section 42 into the combustion chamber 7 of the self-igniting internal combustion engine. Due to the pressure relief of the rear space 16 of the pressure booster 5, the closing chamber 21 of the injection valve 6 is pressure relieved.

In diesem Zustand, d.h. bei geöffnetem ersten Düsennadelteil 31 und Einspritzung von Kraftstoff über den ersten Einspritzquerschnitt 42, steht der Einspritzdruck ebenfalls an der Nadelspitze des zweiten Düsennadelteils 32, welches im ersten Düsennadelteil 31 koaxial geführt ist, an. Dadurch wirkt eine öffnende Druckkraft auf die als Druckschulter 40 ausgebildete hydraulische Fläche an der Spitze des zweiten Düsennadelteils 32. Da der Schließraum 21 des Einspritzventils 6 druckentlastet ist, wirkt auf das zweite Düsennadelteil 32 als Schließkraft das Federelement 39. Über die Dimensionierung der Druckschulter 40 am brennraumseitigen Ende des zweiten Düsennadelteils 32 und die Feder 39 kann ein Schaltdruck eingestellt werden, ab welchem das im ersten Düsennadelteil 31 koaxial geführte zweite Düsennadelteil 32 öffnet und den diesem zugeordneten weiteren, zweiten Einspritzquerschnitt 43 freigibt. Demnach läßt sich bei einem unterhalb des einstellbaren Schaltdruckes des zweiten Düsennadelteils 32 liegenden Druckniveau sowohl das erste Düsennadelteil 31 öffnen und dadurch der erste Einspritzquerschnitt 42 freigeben, während das zweite Düsennadelteil 32 geschlossen bleibt. In diesem Zustand erfolgt eine Einspritzung von Kraftstoff über den ersten Einspritzquerschnitt 42. Bei oberhalb des einstellbaren Schaltdruckes liegendem Einspritzdruck öffnen sowohl das erste Düsennadelteil 31 als auch das zweite Düsennadelteil 32, da die dieses beaufschlagende Federkraft kleiner ist als die hydraulische Kraft, die am brennraumseitigen Ende, d.h. an der Druckschulter 40 des zweiten Düsennadelteils 32, auf dieses einwirkt. Oberhalb des einstellbaren Schaltdruckes erfolgt eine Einspritzung sowohl über den ersten Einspritzquerschnitt 42 als auch über den weiteren, zweiten Einspritzquerschnitt 43 in den Brennraum 7 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine.In this state, ie with the first nozzle needle part 31 open and fuel injection via the first injection cross section 42, the injection pressure is likewise at the needle tip of the second nozzle needle part 32, which is coaxial in the first nozzle needle part 31 is guided. As a result, an opening pressure force acts on the pressure surface formed as a hydraulic shoulder 40 at the tip of the second nozzle needle part 32. Since the closing chamber 21 of the injection valve 6 is relieved of pressure acts on the second nozzle needle member 32 as a closing force, the spring element 39. About the dimensioning of the pressure shoulder 40 am the combustion chamber side end of the second nozzle needle member 32 and the spring 39, a switching pressure can be adjusted, from which the coaxially guided in the first nozzle needle part 31 second nozzle needle member 32 opens and this associated further, second injection section 43 releases. Accordingly, at a pressure level below the adjustable switching pressure of the second nozzle needle part 32, both the first nozzle needle part 31 can be opened and thereby the first injection cross section 42 can be released, while the second nozzle needle part 32 remains closed. In this state, an injection of fuel via the first injection cross-section 42. At above the adjustable switching pressure lying injection pressure open both the first nozzle needle member 31 and the second nozzle needle member 32, since the biasing spring force is smaller than the hydraulic force at the combustion chamber end , that is, on the pressure shoulder 40 of the second nozzle needle part 32, acts on this. Above the adjustable switching pressure, injection takes place both via the first injection cross-section 42 and via the further, second injection cross-section 43 into the combustion chamber 7 of the self-igniting internal combustion engine.

Zum Beenden der Einspritzung wird das Magnetventil 8 geschaltet, so daß der Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 als auch der Schließraum 21, verbunden mit dem Rückraum 16 über die Leitung 22, von der Niederdruckseite 9 des Magnetventils 8 getrennt werden. Dadurch erfolgt eine Beaufschlagung des Rückraums 16 über die Zuleitung 18 vom Druckraum 11 des Druckverstärkers 5 mit dem im Hochdruckspeicherraum 2 herrschenden Druckniveau, so daß sich im Rückraum 16 wieder das Rail-Druckniveau aufbaut. Aufgrund dessen sinkt der Druck im Hochdruckraum 20 des Druckverstärkers 5 auf das im Hochdruckspeicherraum 2 herrschende Druckniveau ab. Da im Schließraum 21 des Einspritzventils 6 nun ebenfalls das im Hochdruckspeicherraum 2 herrschende Druckniveau ansteht, ist sowohl das erste Düsennadelteil 31 als auch das zweite Düsennadelteil 32 der koaxialen Düsennadel 30 druckausgeglichen. Aufgrund der Beaufschlagung des ersten Düsennadelteils 31 bzw. des zweiten Düsennadelteils 32 mit Federelementen 38 und 39 werden die Düsennadelteile 31, 32 der koaxialen Düsennadel 30 in ihre Schließstellung gestellt. Sodann ist die Einspritzung beendet. Die Schließgeschwindigkeit, mit der das erste Düsennadelteil 31 als auch das zweite Düsennadelteil 32 in ihre Schließpositionen gedrückt werden, kann über die Zulaufdrossel 23, welche in der Rückraumleitung 22 vom Rückraum 16 zum Schließraum 21 des Einspritzventils 6 aufgenommen ist, beeinflußt werden. Nach dem herbeigeführten Druckausgleich wird der Kolben 12, umfassend einen ersten Teilkolben 13 sowie einen Teilkolben 14, in einstückiger oder in separater Ausführung durch die Rückstellfeder 17 in seine Ausgangslage zurückgestellt. Zur Abfuhr von Leckageströmungen durch die Nadelführungen ist an der koaxialen Düsennadel 30 gemäß der Ausführungsvariante in Figur 1 eine Entlastung 46, 47, 48 in eine Leckölleitung 49 vorgesehen, über welche die Führungsleckage in den Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems abgeführt werden kann.To end the injection, the solenoid valve 8 is switched, so that the rear space 16 of the pressure booster 5 and the closing chamber 21, connected to the rear space 16 via the line 22, are separated from the low pressure side 9 of the solenoid valve 8. As a result, the return chamber 16 is acted upon via the supply line 18 from the pressure chamber 11 of the pressure booster 5 with the pressure level prevailing in the high-pressure storage space 2, so that the rail pressure level builds up again in the rear space 16. Due to this, the pressure in the high-pressure chamber 20 of the pressure booster 5 decreases to the pressure level prevailing in the high-pressure reservoir 2. Since in the closing chamber 21 of the injection valve 6, the pressure level prevailing in the high-pressure reservoir 2 is now also present, both the first nozzle needle part 31 and the second nozzle needle part 32 of the coaxial nozzle needle 30 are pressure-balanced. Due to the loading of the first nozzle needle part 31 and the second nozzle needle part 32 with spring elements 38 and 39, the nozzle needle parts 31, 32 of the coaxial nozzle needle 30 are placed in their closed position. Then the injection is finished. The closing speed, with which the first nozzle needle part 31 and the second nozzle needle part 32 are pressed into their closed positions, can be influenced via the inlet throttle 23, which is received in the return chamber line 22 from the rear space 16 to the closing space 21 of the injection valve 6. After the induced pressure equalization, the piston 12, comprising a first sub-piston 13 and a sub-piston 14, in one-piece or in a separate embodiment by the return spring 17 returned to its original position. In order to dissipate leakage flows through the needle guides, a relief 46, 47, 48 in a leak oil line 49 is provided on the coaxial nozzle needle 30 according to the embodiment in FIG. 1, via which the guide leak can be discharged into the low-pressure region of the fuel injection system.

Der Darstellung gemäß Figur 2 ist das Hydraulikschaltschema eines Kraftstoffinjektors mit Druckverstärker, Vario-Einspritzdüse und über einen Hochdruckspeicherraum direkt beaufschlagbarem Schließraum eines Einspritzventils des Kranstoffinjektors zu entnehmen.The illustration according to FIG. 2 shows the hydraulic circuit diagram of a fuel injector with a pressure booster, a Vario injection nozzle and a closing space of an injection valve of the fuel injector which can be directly acted upon via a high-pressure reservoir.

Die in Figur 2 dargestellte Ausführungsvariante unterscheidet sich von der in Figur 1 dargestellten Variante dadurch, daß der Schließraum 21 des Einspritzventils 6 über einen von der Leitung 4 abzweigenden Hochdruckabzweig 60 unmittelbar unter Umgehung des Magnetventils 8 und des Rückraums 16 des Druckverstärkers 5 mit dem im Hochdruckspeicherraum 2 anstehenden Druckniveau beaufschlagbar ist. Ein weiterer Unterschied zur Ausführungsvariante gemäß Figur 1 besteht darin, daß gemäß der in Figur 2 dargestellten Ausführungsvariante lediglich das erste Düsennadelteil 31 der koaxialen Düsennadel 30 durch ein als Schließfeder fungierendes Federelement 38 an der Stirnseite 36 beaufschlagt ist. Im übrigen ist die in Figur 2 dargestellte Ausführungsvariante identisch zur Ausführungsvariante die im Zusammenhang mit Figur 1 bereits beschrieben wurde.The variant shown in Figure 2 differs from the variant shown in Figure 1 in that the closing chamber 21 of the injector 6 via a branching off from the line 4 Hochdruckabzweig 60 directly bypassing the solenoid valve 8 and the rear chamber 16 of the booster 5 with the in the high-pressure reservoir 2 pending pressure level can be acted upon. Another difference from the embodiment of Figure 1 is that according to the embodiment shown in Figure 2, only the first nozzle needle member 31 of the coaxial nozzle needle 30 is acted upon by acting as a closing spring spring element 38 on the end face 36. Incidentally, the embodiment shown in Figure 2 is identical to the embodiment which has already been described in connection with Figure 1.

Im in Figur 2 dargestellten Grundzustand ist das Magnetventil 8, welches auch als Piezoaktor ausgebildet sein kann oder als direktgesteuertes Ventil oder als Servoventil beschaffen sein kann, so geschaltet, daß der im Druckraum 11 des Druckverstärkers 5 anstehende Druck, welcher dem Druck im Hochdruckspeicherraum 2 entspricht, über die Kraftstoffleitung 19 im Rückraum 16 ansteht. Ferner steht das Druckniveau im Hochdruckspeicherraum 2 über die Leitung 4 dem Abzweig 60 im Schließraum 21 des Einspritzventils 6 an. Über die vom Schließraum 21 ausgehende Rückschlagventilleitung 25 wird der Hochdruckraum 20 des Druckverstärkers 5 mit Rail-Druckniveau, d.h. dem Druckniveau, welches im Hochdruckspeicherraum 2 herrscht, beaufschlagt. Ferner steht über die Hochdruckleitung 28, die vom Hochdruckraum 20 des Druckverstärkers 5 ausgeht, das im Hochdruckspeicherraum 2 herrschende Druckniveau auch im Düsenraum 29 des Einspritzventils 6 an.In the basic state shown in Figure 2, the solenoid valve 8, which may be formed as a piezoelectric actuator or may be designed as a direct-operated valve or servo valve, switched so that the pressure in the space 11 of the booster 5 pending pressure corresponding to the pressure in the high-pressure reservoir 2 , via the fuel line 19 in the rear space 16 is present. Furthermore, the pressure level in the high-pressure reservoir 2 via the line 4 to the branch 60 in the closing chamber 21 of the injection valve 6. About the outgoing from the closing chamber 21 check valve line 25, the high-pressure chamber 20 of the pressure booster 5 with rail pressure level, i. the pressure level, which prevails in the high-pressure accumulator space 2, acted upon. Furthermore, via the high-pressure line 28, which starts from the high-pressure chamber 20 of the pressure booster 5, the pressure level prevailing in the high-pressure reservoir 2 is also present in the nozzle chamber 29 of the injection valve 6.

Die Zumessung des Kraftstoffes an das brennraumseitige Ende des Einspritzventils 6 erfolgt durch eine Druckentlastung des Rückraums 16 des Druck-verstärkers 5 durch Aktivierung des beispielsweise als 3/2-Wegeventil ausgebildeten Magnetventils 8. Der Rückraum 16 wird dadurch von der Systemdruckbeaufschlagung abgetrennt und mit der Niederdruckleitung 9, die vom Magnetventil 8 ausgeht, verbunden. Dadurch fällt der Druck im Rückraum 16 ab, wodurch der Druckverstärker 5 aktiviert wird, d.h. der Kolben 12 fährt aufgrund des im Druckraum 11 herrschenden, dem Druckniveau des Hochdruckspeicherraum 2 entsprechenden Druckes nach unten, wodurch der Druck im Hochdruckraum 20 und über die Hochdruckleitung 28 auch im Steuerraum 29 des Einspritzventils 6 ansteigt. Dadurch erhöht sich die auf das erste Düsennadelteil 31, d.h. dessen Druckschulter 35, wirkende hydraulische Kraft und die Düsennadel 31 fährt in vertikale Richtung nach oben auf, wobei jedoch innerhalb des Schließraums 21 des Einspritzventils 6 eine Hubbegrenzung 33 vorgesehen ist, welche den maximalen vertikalen Hub des ersten Düsennadelteils 31 begrenzt. Das erste Düsennadelteil 31 ist so ausgelegt, daß dessen Öffnen dann eintritt, wenn im Düsenraum 29 ein erster Öffnungsdruck pö,1 erreicht wird. Solange der Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 druckentlastet bleibt, ist der Druckverstärker 5 aktiviert. Der Druck im Düsenraum 29 und an der Nadelspitze des zweiten Düsennadelteils 32 wird im weiteren Verlauf der Einspritzung bis auf ein maximales Druckniveau pmax erhöht. Erreicht das Niveau des Einspritzdruckes einen zweiten Öffnungsdruck pö,2, öffnet das zweite Düsennadelteil 32, wodurch der weitere, zweite Einspritzquerschnitt 43 geöffnet wird und nunmehr eine Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum 7 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine sowohl über den ersten Einspritzquerschnitt 42, der vom ersten Düsennadelteil 31 freigegeben ist, als auch über den weiteren, zweiten Einspritzquerschnitt 43 erfolgt, der durch den zweiten Düsennadelteil 32 freigegeben ist. Der erste Öffnungsdruck pö,1 ist im wesentlichen durch die hydraulisch wirksamen Flächen, d.h. die Auslegung der Druckschulter 35 im Düsenraum 29, als auch die Dimensionierung der Stirnfläche 36 des ersten Düsennadelteils 31 bestimmt und somit dem im Hochdruckspeicherraum 2 herrschenden Druckniveau direkt proportional. Der zweite Öffnungsdruck pö,2 ist ebenfalls im wesentlichen durch die hydraulischen Druckfläche 40 an der Nadelspitze des zweiten Düsennadelteils 32 sowie die Dimensionierung der Stirnfläche 37, welche dem Schließraum 21 des Einspritzventils 6 zuweist, bestimmt. Auch der zweite Öffnungsdruck pö,2 ist proportional zum im Hochdruckspeicherraum 2 herrschenden Druckniveau.The metering of the fuel to the combustion chamber end of the injection valve 6 is effected by a pressure relief of the back space 16 of the pressure booster 5 by activating the example designed as a 3/2-way valve solenoid valve 8. The back space 16 is thereby separated from the Systemdruckbeaufschlagung and the low pressure line 9, which emanates from the solenoid valve 8, connected. As a result, the pressure drops in the rear chamber 16, whereby the pressure booster 5 is activated, ie the piston 12 moves due to the pressure prevailing in the pressure chamber 11, the pressure level of the high pressure accumulator chamber 2 corresponding pressure down, whereby the pressure in the high pressure chamber 20 and the high pressure line 28 also in the control chamber 29 of the injection valve 6 increases. This increases the hydraulic force acting on the first nozzle needle part 31, ie its pressure shoulder 35, and the nozzle needle 31 moves upward in the vertical direction, but within the closing space 21 of the injection valve 6 there is provided a stroke limiter 33 which determines the maximum vertical stroke of the first nozzle needle part 31 limited. The first nozzle needle part 31 is designed so that its opening occurs when in the nozzle chamber 29, a first opening pressure p ö, 1 is reached. As long as the rear space 16 of the pressure booster 5 remains depressurized, the pressure booster 5 is activated. The pressure in the nozzle chamber 29 and at the needle tip of the second nozzle needle part 32 is increased in the further course of the injection up to a maximum pressure level p max . If the level of the injection pressure reaches a second opening pressure p ö, 2 , the second nozzle needle part 32 opens, whereby the further, second injection cross section 43 is opened and now an injection of fuel into the combustion space 7 of the self-igniting internal combustion engine via both the first injection cross section 42, the one from first nozzle needle part 31 is released, as well as via the further, second injection cross-section 43 takes place, which is released by the second nozzle needle part 32. The first opening pressure p ö, 1 is essentially determined by the hydraulically effective surfaces, ie the design of the pressure shoulder 35 in the nozzle chamber 29, as well as the dimensioning of the end face 36 of the first nozzle needle member 31 and thus directly proportional to the pressure prevailing in the high-pressure reservoir 2 pressure level. The second opening pressure p ö, 2 is also essentially determined by the hydraulic pressure surface 40 at the needle tip of the second nozzle needle part 32 and the dimensioning of the end face 37, which assigns the closing space 21 of the injection valve 6. Also, the second opening pressure p ö, 2 is proportional to the pressure prevailing in the high-pressure accumulator 2 pressure level.

Zum Beenden der Einspritzung wird durch das Magnetventil 8 der Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 mit Systemdruck, d.h. dem Hochdruckspeicherraum 2, verbunden.To terminate the injection, the return space 16 of the pressure booster 5 is pressurized by the solenoid valve 8 with system pressure, i. the high-pressure accumulator 2, connected.

Aufgrund des sich im Rückraum 16 über die Leitungen 19 bzw. 18 aufbauenden Drucks fährt der Kolben 12 des Druckverstärkers 5, unterstützt durch die Rückstellfeder 17, in seine Ausgangslage, wodurch der Druck im Hochdruckraum 20 des Druckverstärkers 5 abnimmt. Aufgrund dessen fällt auch der Druck im Düsenraum 29 des Einspritzventils 6 auf das Rail-Druckniveau, d.h. das im Hochdruckspeicherraum 2 anstehende Druckniveau, ab, wodurch das erste Düsennadelteil 31 bzw. das zweite Düsennadelteil 32 hydraulisch ausgeglichen sind. Aufgrund der Beaufschlagung des ersten Düsennadelteils 31 durch das Federelement 38 innerhalb des Schließraums 21 des Einspritzventils 6 wird dieses geschlossen. Die Einspritzung wird beendet. Dadurch bricht die an der Nadelspitze des zweiten Düsennadelteils 32 aufgebaute Druckkraft zusammen, so daß das zweite Düsennadelteil 32 aufgrund des sich im Schließraum 21 über die Leitungen 4 bzw. 60 einstellende Druckniveau geschlossen wird. Die Schließgeschwindigkeit kann über die Dimensionierung der Drosselstelle 23, die dem Schließraum 21 vorgeschaitet ist und im Abzweig 60 aufgenommen ist, beeinflußt werden.Due to the building up in the back space 16 via the lines 19 and 18 pressure of the piston 12 of the booster 5, supported by the return spring 17, moves into its initial position, whereby the pressure in the high-pressure chamber 20 of the booster 5 decreases. Because of this, the pressure in the nozzle chamber 29 of the injection valve 6 drops to the rail pressure level, ie the pressure level in the high-pressure reservoir 2, whereby the first nozzle needle part 31 and the second nozzle needle part 32 are hydraulically balanced. Due to the application of the first nozzle needle part 31 by the spring element 38 within the closing space 21 of the injection valve 6, this is closed. The injection is stopped. As a result, the pressure force built up at the needle tip of the second nozzle needle part 32 collapses, so that the second nozzle needle part 32 is closed due to the pressure level established in the closing space 21 via the lines 4 and 60, respectively. The closing speed can be influenced by the dimensioning of the throttle point 23, which is pre-connected to the closing space 21 and received in the branch 60.

Auch in der Ausführungsvariante gemäß Figur 2 ist an der koaxial ausgebildeten Düsennadel 30 zwischen den ineinandergeführten Düsennadelteilen 31 bzw. 32 die Führungsleckage absteuernde, als Ringnuten beispielsweise ausgebildete Ausnehmungen 46 bzw. 48 ausgebildet, die mit einer Leckölleitung 49 in Verbindung stehen, welche die abgeführte Führungsleckage in einen hier nicht näher dargestellten Kraftstoffbehälter beispielsweise zurückführt.Also in the embodiment according to Figure 2 is formed on the coaxially formed nozzle needle 30 between the nested needle nozzle parts 31 and 32, the guide leakage absteuernde, designed as annular grooves recesses 46 and 48, for example, which are in communication with a drain line 49, which the discharged guide leakage for example, returns to a fuel tank, not shown here.

Auch in der Ausführungsvariante gemäß Figur 2 kann der Kolben 12 des Druckverstärkers 5 sowohl ein- als auch mehrteilig ausgebildet sein. Die Rückstellfeder 17, welche im Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 aufgenommen ist, kann sowohl im Druckraum 11 des Druckverstärkers 5 als auch im Hochdruckraum 12 des Druckverstärkers 5 angeordnet werden.Also in the embodiment according to FIG. 2, the piston 12 of the pressure intensifier 5 can be designed in one or in several parts. The return spring 17, which is received in the rear space 16 of the booster 5, can be arranged both in the pressure chamber 11 of the booster 5 and in the high-pressure chamber 12 of the booster 5.

In Figur 3 sind die Druckverläufe im Düsenraum, Hochdruckraum und im Schließraum sowie die Nadelhubbewegung und die sich entsprechend der Nadelhubwege einstellenden Durchflußquerschnitte an der Vario-Düse der Ausführungsvariante gemäß Figur 2 dargestellt.FIG. 3 shows the pressure curves in the nozzle chamber, high-pressure chamber and in the closing space as well as the needle stroke movement and the flow cross-sections corresponding to the needle stroke paths on the vario nozzle of the embodiment according to FIG.

Zu einem Zeitpunkt t1 liegt im Hochdruckspeicherraum 2 das Rail-Druckniveau prail an. Zu einem zweiten Zeitpunkt, gekennzeichnet durch t2, wird der erste Öffnungsdruck pö,1 erreicht, so daß das erste Düsennadelteil 31 aufgrund der im Steuerraum 29 auf die Druckschulter 35 des ersten Düsennadelteils 31 einwirkenden hydraulischen Kraft öffnet. Am ersten Einspritzquerschnitt, der durch die Öffnungsbewegung des ersten Düsennadelteils 31 freigegeben wird, stellt sich eine erste Einspritzmenge 74 ein, die während der Öffnungsphase zwischen t2 und t3 des ersten Düsennadelteils 31 in den Brennraum 7 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine gelangt. Parallel zum sich einstellenden Druckanstieg im Düsenraum 29 bzw. im Hochdruckraum 20 des Druckverstärkers 5 (vgl. Kurzenzug 70) fällt gemäß des Kurvenzuges 71 der Druck im Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 ab. Wird während des weiteren Druckanstieges 70 vom ersten Öffnungsdruck pö,1 auf den zweiten Öffnungsdruck pö,2 der Schaltdruck des zweiten Düsennadelteils 32 erreicht, so öffnet dieses zu einem Zeitpunkt t3 (vgl. unterstes Diagramm Figur 3). Zum Schaltzeitpunkt t3 verharrt das erste Düsennadelteil 31 aufgrund des im Düsenraum 29 auf die hydraulische Fläche 35, d.h. die Druckschulter, einwirkenden hydraulischen Kraft in seiner geöffneten Position gemäß des mit Bezugszeichen 72 gekennzeichneten Hubverlaufes und nimmt seine maximale Hubstellung hmax ein, welche durch den im Schließraum 21 ausgebildeten Anschlag 33 begrenzt ist. Zum Schaltzeitpunkt t3 öffnet aufgrund des Überschreitens des zweiten Öffnungsdruckes pö,2 das zweite Düsennadelteil 32 entsprechend des mit Bezugszeichen 73 gekennzeichneten Hubverlaufes. Dadurch steigt die in den Brennraum 7 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine eingespritzte Kraftstoffmenge entsprechend der mit Bezugszeichen 75 gekennzeichneten Menge an, d.h. zusätzlich zum ersten Einspritzquerschnitt 42, freigegeben durch das erste Düsennadelteil 31, erfolgt nunmehr eine Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum 7 der Verbrennungskraftmaschine sowohl über den ersten Einspritzquerschnitt 42 als auch über den weiteren, zweiten Einspritzquerschnitt 43, der aufgrund der Hubbewegung des zweiten Düsennadelteils 32 nunmehr freigegeben ist. Zum Zeitpunkt t4 wird mittels des Magnetventils 8 der Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 wieder mit dem Systemdruck verbunden, so daß sich entsprechend eines Druckaufbaus im Rückraum 16 ein Druckabbau sowohl im Steuerraum 29 als auch im Hochdruckraum 20 des Druckverstärkers 5 einstellt und demzufolge, wie oben beschrieben, die auf das erste Düsennadelteil 31 bzw. auf das zweite Düsennadelteil 32 einwirkenden Öffnungskräfte an den hydraulischen Flächen 35 bzw. 40 zusammenbrechen und die im Schließraum 21 wirksamen Schließkräfte, d.h. die das erste Düsennadelteil 31 beaufschlagende Feder, und das im Schließraum 21 über die Leitungen 4 bzw. 60 anstehende Druckniveau des ersten Düsennadelteils 31 in seine Schließstellung überführt wird, wodurch die Einspritzung ihr Ende findet.At a time t 1 , the rail pressure level p rail is present in the high-pressure reservoir 2. At a second time, characterized by t 2 , the first opening pressure p ö, 1 is reached, so that the first nozzle needle part 31 opens due to the force acting in the control chamber 29 on the pressure shoulder 35 of the first nozzle needle member 31 hydraulic force. At the first injection cross-section, which is released by the opening movement of the first nozzle needle part 31, a first injection quantity 74 sets, which arrives during the opening phase between t 2 and t 3 of the first nozzle needle part 31 in the combustion chamber 7 of the self-igniting internal combustion engine. In parallel with the pressure increase in the nozzle chamber 29 or in the high-pressure chamber 20 of the pressure booster 5 (see short train 70), the pressure in the rear chamber 16 of the pressure booster 5 drops according to the curve 71. If, during the further pressure rise 70 , the switching pressure of the second nozzle needle part 32 is reached from the first opening pressure p o, 1 to the second opening pressure p o, 2 , this opens at a time t 3 (see the lowermost diagram in FIG. To the Switching time t 3 remains the first nozzle needle part 31 due to the force in the nozzle chamber 29 on the hydraulic surface 35, ie the pressure shoulder, acting hydraulic force in its open position according to the marked with reference numeral 72 Hubverlaufes and assumes its maximum stroke h max , which by the Closing space 21 formed stop 33 is limited. At the switching time t 3 opens due to the exceeding of the second opening pressure p ö, 2, the second nozzle needle part 32 according to the marked with reference numeral 73 Hubverlaufes. As a result, the amount of fuel injected into the combustion chamber 7 of the self-igniting internal combustion engine increases according to the quantity indicated by reference numeral 75, ie, in addition to the first injection cross section 42, released by the first nozzle needle part 31, an injection of fuel into the combustion chamber 7 of the internal combustion engine takes place via the first injection cross-section 42 as well as over the other, second injection cross-section 43, which is now released due to the lifting movement of the second nozzle needle part 32. At time t 4 , the back space 16 of the booster 5 is again connected to the system pressure by means of the solenoid valve 8, so that a pressure reduction in the control chamber 29 and in the high-pressure chamber 20 of the booster 5 adjusts according to a pressure build-up in the back space 16 and therefore, as above described, the forces acting on the first nozzle needle portion 31 and the second nozzle needle member 32 opening forces on the hydraulic surfaces 35 and 40 and the closing forces in the closing chamber 21 closing forces, ie the first nozzle needle member 31 acting spring, and in the closing space 21 on the Lines 4 and 60 pending pressure level of the first nozzle needle member 31 is transferred to its closed position, whereby the injection finds its end.

Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsvariante eines Kraftstoffinjektors mit Druckverstärker und Vario-Einspritzdüse mit optimierter Führungsleckage.FIG. 4 shows an embodiment variant of a fuel injector with pressure booster and vario-injection nozzle with optimized pilot leakage.

Der in Figur 4 dargestellten Ausführungsvariante ist zu entnehmen, daß ein geregeltes Hochdruckförderaggregat 81 Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 80 in einen Hochdruckspeicherraum 2 fördert. Vom Hochdruckspeicherraum 2 aus steht der unter hohem Druck stehende Kraftstoff über eine die Drosselstelle 3 enthaltende Leitung 4 im Druckraum 11 des Druckverstärkers 5 an. Von der Leitung 4 zweigt vor dem Druckraum 11 eine Leitung 18 ab, über welche das Magnetventil 8 beaufschlagt wird. Vom Magnetventil 8 aus steht das Druckniveau des Hochdruckspeicherraums 2 in der in Figur 4 gezeigten Schaltstellung im Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 an, in welchem analog zu den in Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsvarianten der erfindungsgemäß vorgeschlagen Lösung eine Rückstellfeder 17 aufgenommen ist. Die Rückstellfeder 17 stützt sich gehäuseseitig im Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 ab und beaufschlagt einen im Durchmesser vergrößerten ersten Teilkolben 13 eines zweiteilig ausgebildeten Kolbens 12, der mit seinem zweiten Teilkolbenbereich 14 einen Hochdruckraum 20 - analog zu den Darstellungen gemäß Figuren 1 und 2 - beaufschlagt.The embodiment variant shown in FIG. 4 shows that a regulated high-pressure delivery unit 81 delivers fuel from a fuel tank 80 into a high-pressure storage space 2. From the high-pressure accumulator 2 from the high-pressure fuel via a throttle point 3 containing line 4 in the pressure chamber 11 of the booster 5 at. From the line 4 branches off in front of the pressure chamber 11 from a line 18, via which the solenoid valve 8 is acted upon. From the solenoid valve 8 from the pressure level of the high-pressure accumulator 2 is in the switching position shown in Figure 4 in the rear space 16 of the booster 5, in which analogous to the embodiments shown in Figure 1 and 2 of the invention proposed solution, a return spring 17 is added. The return spring 17 is supported on the housing side in the rear space 16 of the booster 5 and acts on a diameter enlarged first part piston 13 of a two-part piston 12, which with his second sub-piston region 14 a high-pressure chamber 20 - analogously to the illustrations according to Figures 1 and 2 - acted upon.

Vom Magnetventil 8 zweigt analog zur Darstellung gemäß der Figuren 1 und 2 ein niederdruckseitiger Rücklauf 9 ab, der in den Kraftstoffbehälter 80 mündet. Das Rückschlagventil 24, über welches auch in der Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Lösung in Figur 4 eine Befüllung des Hochdruckraums 20 des Druckverstärkers 5 - eine entsprechende in Figur 4 dargestellte Schaltstellung des Magnetventils 8 vorausgesetzt - erfolgt, ist in einem Abzweig von der Kraftstoffleitung 19 zum Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 aufgenommen.From the solenoid valve 8 branches off analogously to the illustration according to Figures 1 and 2, a low-pressure side return 9, which opens into the fuel tank 80. The check valve 24, via which a filling of the high-pressure chamber 20 of the pressure intensifier 5 - assuming a corresponding switching position of the solenoid valve 8 shown in FIG. 4 - takes place in a branch from the fuel line 19 to the rear chamber 16 received the booster 5.

Das Einspritzventil 6 gemäß der Ausführungsvariante in Figur 4 umfaßt eine koaxiale Düsennadel 30, die einen ersten Düsennadelteil 31 sowie einen weiteren, innenliegenden Düsennadelteil 32 aufweist. Dem innenliegenden, zweiten Düsennadelteil 32 der koaxialen Düsennadel 30 ist ein separat druckentlastbarer Düsenfederraum 83 zugeordnet, der über Zwischenschaltung einer Drosselstelle 86 in die Niederdruckleitungen 9 und von dort in den Kraftstoffbehälter niederdruckseitig druckentlastbar ist. Über eine eine weitere Drosselstelle 85 enthaltende Zuleitung von der Hochdruckleitung 19 zum Rückraum 16 wird ein erster Düsenfederraum 82, der das erste Düsennadelteil 31 beaufschlagt, befüllt.The injection valve 6 according to the embodiment in Figure 4 comprises a coaxial nozzle needle 30 having a first nozzle needle portion 31 and a further, inner nozzle needle portion 32. The inner, second nozzle needle part 32 of the coaxial nozzle needle 30 is associated with a separately pressure-relieving nozzle spring chamber 83 which is depressurized via interposition of a throttle point 86 in the low pressure lines 9 and from there into the fuel tank low pressure side. Via a further throttling point 85 containing supply line from the high pressure line 19 to the rear space 16, a first nozzle spring chamber 82, which acts on the first nozzle needle part 31, filled.

Ein hülsenförmiger Körper 89 mit Absatz dient der Abdichtung des zweiten Düsensteuerraumes 83 gegenüber dem ersten Düsensteuerraum 82. Der hülsenförmige Körper 89 weist eine hochdruckdichte Führung gegenüber dem zweiten Düsennadelteil 32 und einen Flachdichtsitz gegenüber dem Injektorkörper auf. Der hülsenförmige Körper 89 kann vom ersten Düsensteuerraum 82 aus mit Druck beaufschlagt sein, welche vertikal nach oben wirkt, um eine zusätzliche Dichtkraft zu erzeugen.A sleeve-shaped body 89 with a shoulder serves to seal the second nozzle control chamber 83 with respect to the first nozzle control chamber 82. The sleeve-shaped body 89 has a high pressure-tight guide relative to the second nozzle needle part 32 and a flat sealing seat with respect to the injector body. The sleeve-shaped body 89 may be pressurized from the first nozzle control chamber 82, which acts vertically upward to produce an additional sealing force.

An einen koaxial zum ersten Düsennadelteil 31 angeordneten hülsenförmigen Körper 89 ist sowohl das erste Federelement 38 als auch das zweite Federelement 39 abgestützt. Das dem zweiten Düsennadelteil 32 zugeordnete Federelement 39 wirkt dabei auf eine am Umfang des zweiten Düsennadelteils 32 ausgebildeten Anschlag 87 ein, während das mit Bezugszeichen 38 bezeichnete Federelement unmittelbar auf die Stirnseite 36 des ersten, außenliegenden Düsennadelteils 31 einwirkt. Das zweite Düsennadelteil 32 ist zur Abführung der Führungsleckage mit einer Längsbohrung 84 ausgestattet, über welche eine am Außenumfang des zweiten Düsennadelteils 32 vorgesehene Ausnehmung 48 mit dem niederdruckseitig druckentlastbaren zweiten Düsenfederraum 83 in Verbindung steht.To a coaxial with the first nozzle needle member 31 arranged sleeve-shaped body 89, both the first spring element 38 and the second spring element 39 is supported. The spring element 39 assigned to the second nozzle needle part 32 acts on a stop 87 formed on the circumference of the second nozzle needle part 32, while the spring element designated by reference numeral 38 acts directly on the end face 36 of the first, outer nozzle needle part 31. The second nozzle needle part 32 is provided for discharging the guide leakage with a longitudinal bore 84, via which a recess 48 provided on the outer circumference of the second nozzle needle part 32 is in communication with the second nozzle spring chamber 83 which can be depressurized on the low-pressure side.

Im in Figur 4 dargestellten Grundzustand liegt das im Hochdruckspeicherraum 2 herrschende Druckniveau im Druckraum 11 des Druckverstärkers 5 am Magnetventil 8 über die Leitung 19 im Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 im ersten Düsenfederraum 82 des Einspritzventils 6 sowie über das Rückschlagventil 24 im Hochdruckraum 20 des Druckverstärkers 5 sowie im über die Kraftstoffzuleitung 28 mit Hochdruck beaufschlagbaren Düsenraum 29 des Einspritzventils an. Der druckentlastbare zweite Düsenfederraum 83 oberhalb der Stirnseite 37 des zweiten Düsennadelteils 32 ist über die Drosselstelle 86 sowie die Entlastungsleitung 88 unter Umgehung des Magnetventils 8 direkt mit dem Rücklauf 9 in den Kraftstoffbehälter 80 des Kraftstoffeinspritzsystems verbunden. Im in Figur 4 dargestellten Grundzustand ist der Druckverstärker 5 nicht aktiv, d.h. es findet keine Druckverstärkung statt. Durch die Rückstellfeder 17 ist der Kolben 12 in seine Ausgangslage zurückgestellt. Eine Befüllung des Hochdruckraums 20 erfolgt in Durchschlagsrichtung des Rückschlagventils 24 entgegen des Schließelementes 26, welches durch ein Federelement 27 innerhalb des Rückschlagventils 24 beaufschlagt ist und durch die Leitung 19 zwischen Magnetventil 8 und Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 gespeist wird. Durch den im ersten Düsenfederraum 82 anstehenden Druck, der dem im Hochdruckspeicherraum 2 herrschenden Druck entspricht, wird eine hydraulische Schließkraft auf das erste Düsennadelteil 31, d.h. das äußere Teil der koaxialen Düsennadel 30, ausgeübt. Zusätzlich wirkt über die Federelemente 38 bzw. 39 jeweils eine schließende Federkraft auf das erste Düsennadelteil 31 sowie das weitere, zweite Düsennadelteil 32. Aus diesem Grunde kann das im Hochdruckspeicherraum 2 herrschende Druckniveau stets im Düsenraum 29 anstehen, ohne daß sich eine Öffnung des ersten Düsennadelteils 31 einstellt. Erst bei Ansteigen des Druckes innerhalb des Düsenraums 29 über das Druckniveau des Hochdruckspeicherraums 2, was durch Zuschalten des Druckverstärkers 5 erreicht wird, öffnet der erste Düsennadelteil 31 und die Einspritzung beginnt.In the basic state shown in FIG. 4, the pressure level prevailing in the high-pressure reservoir 2 lies in the pressure chamber 11 of the pressure booster 5 on the solenoid valve 8 the line 19 in the rear space 16 of the pressure booster 5 in the first nozzle spring chamber 82 of the injection valve 6 and via the check valve 24 in the high-pressure chamber 20 of the pressure booster 5 and in over the fuel supply line 28 can be acted upon by high pressure nozzle chamber 29 of the injector. The pressure-relieving second nozzle spring chamber 83 above the end face 37 of the second nozzle needle part 32 is connected via the throttle point 86 and the discharge line 88, bypassing the solenoid valve 8 directly to the return line 9 in the fuel tank 80 of the fuel injection system. In the illustrated in Figure 4 basic state of the pressure booster 5 is not active, ie there is no pressure gain instead. By the return spring 17, the piston 12 is returned to its original position. A filling of the high-pressure chamber 20 takes place in the direction of penetration of the check valve 24 against the closing element 26, which is acted upon by a spring element 27 within the check valve 24 and is fed through the line 19 between the solenoid valve 8 and the back space 16 of the pressure booster 5. Due to the pressure in the first nozzle spring chamber 82 which corresponds to the pressure prevailing in the high-pressure reservoir 2, a hydraulic closing force is exerted on the first nozzle needle part 31, ie the outer part of the coaxial nozzle needle 30. In addition, a closing spring force acts on the first nozzle needle part 31 and the other, second nozzle needle part 32 via the spring elements 38 and 39 respectively. For this reason, the pressure level prevailing in the high-pressure reservoir 2 can always be present in the nozzle chamber 29 without an opening of the first nozzle needle part 31 sets. Only when the pressure within the nozzle chamber 29 rises above the pressure level of the high-pressure reservoir 2, which is achieved by connecting the pressure booster 5, does the first nozzle needle part 31 open and the injection begins.

Dabei erfolgt die Zumessung des Kraftstoffes durch die Druckentlastung des Rückraums 16 analog zu den Ausführungsvarianten in den Figuren 1 und 2. Dies erfolgt durch eine Beschaltung des beispielsweise als 3/2-Wege-Steuerventils ausgebildeten Magnetventils 8. Es erfolgt eine Abtrennung des Rückraums 16 des Druckverstärkers 5 und vom Systemdruck, d.h. dem im Hochdruckspeicherraum 2 herrschenden Druckniveau, und eine Verbindung des Rückraums 16 mit dem Rücklauf 9 zum Kraftstoffbehälter 80, d.h. mit der Niederdruckseite. Der Druck im Rückraum 16 fällt ab, wodurch der Druckverstärker 5 aktiviert wird und über einen Anstieg des Druckniveaus im Hochdruckraum 20 ein Anstieg des Druckes im Düsenraum 29 erfolgt, welcher wiederum auf die hydraulische Fläche 35 des ersten Düsennadelteils 31 einwirkt und dessen Auffahrbewegung entgegen der Federkraft des Federelementes 38 in Öffnungsrichtung bewirkt. Solange der Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 druckentlastet ist, bleibt der Druckverstärker 5 aktiviert und verdichtet den Kraftstoff im Hochdruckraum 20. Der verdichtete Kraftstoff strömt von dort zur Düsennadel, d.h. den Düsenraum 29, und von dort über den Ringspalt 50 in Richtung auf das brennraumseitige Ende des ersten und des zweiten Düsennadelteils 31 bzw. 32. Der erste Düsenfederraum 82 bleibt dabei druckentlastet, wobei jedoch an der Nadelspitze des zweiten Düsennadelteils 32 sich ein Spritzdruckniveau aufbaut. Dadurch stellt sich eine in Öffnungsrichtung des zweiten Düsennadelteils 32 wirkende Druckkraft an der hydraulisch wirksamen Fläche 40 (Druckschulter) an der Spitze des zweiten Düsennadelteils 32 ein. Da der dem zweiten Düsennadelteil 32 zugeordnete zweite Düsenfederraum 83 nach wie vor druckentlastet ist, folgt als Schließkraft auf das zweite Düsennadelteil 32 die Federelemente 39. Über eine geeignete Dimensionierung der Druckschulter 80 in Bezug auf die Schließkraft des Federelementes 39 läßt sich analog zur Darstellung der Ausführungsvariante gemäß Figur 1 ein Schaltdruck einstellen, ab welchem das innenliegend in der koaxialen Düsennadel 30 geführte zweite Düsennadelteil 32 öffnet. Bei niedrigem Einspritzdruck unterhalb des einstellbaren Schaltdruckes öffnet das erste Düsennadelteil 31, während das zweite Düsennadelteil 32 geschlossen bleibt. Demnach erfolgt eine Einspritzung über den ersten Einspritzquerschnitt 42. Bei weiter steigendem Einspritzdruck oberhalb des Schaltdruckes des zweiten Düsennadelteils 32 öffnet zusätzlich zum bereits offenen ersten Düsennadelteil 31 das zweite Düsennadelteil 32, wodurch eine Einspritzung in den Brennraum 7 der Verbrennungskraftmaschine sowohl über den ersten Einspritzquerschnitt 42 als auch über den weiteren, zweiten Einspritzquerschnitt 43 erfolgt.In this case, the metering of the fuel by the pressure relief of the back space 16 is analogous to the embodiments in Figures 1 and 2. This is done by a circuit of the example designed as a 3/2-way control valve solenoid valve 8. It is a separation of the back space 16 of Pressure booster 5 and the system pressure, ie the pressure prevailing in the high-pressure accumulator 2 pressure level, and a connection of the back space 16 with the return line 9 to the fuel tank 80, ie with the low pressure side. The pressure in the rear chamber 16 drops, whereby the pressure booster 5 is activated and an increase in the pressure level in the high-pressure chamber 20, an increase in the pressure in the nozzle chamber 29, which in turn acts on the hydraulic surface 35 of the first nozzle needle member 31 and its Auffahrbewegung against the spring force causes the spring element 38 in the opening direction. As long as the rear space 16 of the pressure booster 5 is depressurized, the pressure booster 5 remains activated and compresses the fuel in the high-pressure chamber 20. The compressed fuel flows from there to the nozzle needle, ie the nozzle chamber 29, and from there via the annular gap 50 in the direction of the combustion chamber end the first and second nozzle needle parts 31 and 32, respectively. The first one Nozzle spring chamber 82 remains relieved of pressure, but at the needle tip of the second nozzle needle part 32, an injection pressure level builds up. As a result, a pressure force acting on the hydraulically effective surface 40 (pressure shoulder) in the opening direction of the second nozzle needle part 32 adjusts at the tip of the second nozzle needle part 32. Since the second nozzle spring chamber 83 associated with the second nozzle needle part 32 is still relieved of pressure, follows as closing force on the second nozzle needle member 32, the spring elements 39. About a suitable dimensioning of the pressure shoulder 80 with respect to the closing force of the spring element 39 can be analogous to the representation of the embodiment set according to Figure 1, a switching pressure, from which the internally guided in the coaxial nozzle needle 30 second nozzle needle part 32 opens. At low injection pressure below the adjustable switching pressure, the first nozzle needle part 31 opens, while the second nozzle needle part 32 remains closed. Accordingly, injection takes place via the first injection cross-section 42. As the injection pressure continues to rise above the switching pressure of the second nozzle needle part 32, the second nozzle needle part 32 opens in addition to the already open first nozzle needle part 31, whereby an injection into the combustion chamber 7 of the internal combustion engine both via the first injection cross-section 42 also takes place via the further, second injection cross section 43.

Das Beenden der Einspritzung wird mittels des Magnetventils 8 herbeigeführt, über welches der Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 und der erste Düsenfederraum 82 von der Rücklaufseite 9 des Magnetventils 8 getrennt und mit dem Versorgungsdruck, d.h. dem im Hochdruckspeicherraum 2 herrschenden Druckniveau verbunden werden. Damit baut sich im Rückraum 16 das im Hochdruckspeicherraum 2 herrschende Druckniveau auf, wodurch sich eine Druckentlastung im Hochdruckraum 20 des Druckverstärkers 5 auf das Rail-Druckniveau einstellt. Da im ersten Düsenfederraum 82 ebenfalls das Rail-Druckniveau ansteht, ist das erste Düsennadelteil 31 nun hinsichtlich der hydraulischen Kräfte ausgeglichen und wird lediglich über die Federkraft des Federelementes 39 betätigt, d.h. geschlossen. Durch die unterbrochene Kraftstoffzufuhr zum zweiten Düsennadelteil 32 fällt das Druckniveau unterhalb der Nadelspitze des zweiten Düsennadelteils 32 sehr schnell ab, d.h. das zweite Düsennadelteil 32 beginnt zu schließen aufgrund der Wirkung der Federkraft des Federelementes 38. Damit ist die Einspritzung beendet. Die sich einstellende Schließgeschwindigkeit in Bezug auf das zweite Düsennadelteil 32 läßt sich über die Auslegung der Drosselstellen 85 bzw. 86 beeinflussen.The termination of the injection is effected by means of the solenoid valve 8, via which the rear space 16 of the pressure booster 5 and the first nozzle spring chamber 82 separated from the return side 9 of the solenoid valve 8 and with the supply pressure, i. be connected to the pressure prevailing in the high-pressure reservoir 2 pressure level. Thus, the pressure level prevailing in the high-pressure reservoir 2 builds up in the rear space 16, whereby a pressure relief in the high-pressure chamber 20 of the pressure booster 5 is set to the rail pressure level. Since in the first nozzle spring chamber 82 is also the rail pressure level is present, the first nozzle needle member 31 is now balanced in terms of hydraulic forces and is actuated only by the spring force of the spring element 39, i. closed. Due to the interrupted fuel supply to the second nozzle needle part 32, the pressure level below the needle tip of the second nozzle needle part 32 drops very rapidly, i. the second nozzle needle part 32 begins to close due to the action of the spring force of the spring element 38. Thus, the injection is completed. The self-adjusting closing speed with respect to the second nozzle needle part 32 can be influenced by the design of the throttle bodies 85 and 86, respectively.

Zur Vermeidung von Leckageströmen durch die Düsenlöcher ist eine Entlastungsleitung in Gestalt einer Bohrung 84 durch das zweite Düsennadelteil 32 geführt, welches sich von einer Ausnehmung 48 in den zweiten Düsensteuerraum 83 erstreckt. Gemäß der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante stellen sich folgende drei Führungsleckageströme im Ruhezustand, d.h. bei anliegendem Raildruckniveau im Schließraum 21 und im Düsensteuerraum 29 ein. Zwischen dem Injektorkörper, d.h. dessen brennraumseitigem Teil, und dem ersten Düsennadelteil 31, welches im Durclunesser d1 ausgebildet ist, stellt sich ein erster Führungsleckagestrom zwischen Düsenraum 29 und Leckölnut 46 und ein Führungsleckagestrom zwischen Schließraum 21 und Leckölnut 46 ein, während sich zwischen dem ersten Düsennadelteil 31 andererseits und dem in Figur 1 innenliegend angeordneten zweiten Düsennadelteil 32 eine weitere Führungslcckage einstellt, die über die Leckölnut 48, welche am innenliegenden Teil der koaxialen Düsennadel 30 ausgebildet wird, in die Leckölleitung 49 abströmt. Das zweite Düsennadelteil 32 ist in einem Durchmesser d2, der zwischen 2 bis 2,5 mm liegen kann, ausgebildet, während der erste Düsennadelteil 31 in einem Außendurchmesser d1 ausgebildet ist, der zwischen 4 und 4,5 mm liegen kann. Es treten somit zwei Führungsleckageströme auf großem Durchmesser d1 und ein Führungsleckagestrom auf kleinem Durchmesser d2 auf. Bei der Ausführungsvariante, die in Figur 4 dargestellt ist, ist zwischen dem zweiten Düsennadelteil 32 und dem dieses umgebenden ersten Düsennadelteil 31 in analoger Weise ebenfalls eine Leckölnut 48 aufgenommen, die mit der Längsbohrung 84 in Verbindung steht, über welche das Lecköl abgeführt werden kann. Es tritt ein erster Führungsleckagestrom mit kleinem Durchmesser d1 zwischen Düsenraum 29 und Leckölnut 48 auf. Weiterhin tritt ein zweiter Führungsleckagestrom mit kleinem Durchmesser d2 zwischen Düsensteuerraum 82 und der Leckölnut 48 auf. Aufgrund des kleineren Durchmessers des zweiten Düsennadelteils 32 von 2 bis 2,5 mm läßt sich mit dieser Ausführungsvariante eine deutliche Reduzierung bisheriger Leckageölvolumenströme ins Lecköl erreichen.To avoid leakage flows through the nozzle holes, a relief line in the form of a bore 84 is guided through the second nozzle needle part 32, which extends from a recess 48 into the second nozzle control chamber 83. According to the embodiment shown in Figure 1, the following three Führungsleckageströme set in the idle state, ie at applied rail pressure level in the closing chamber 21 and the nozzle control chamber 29 on. Between the injector body, ie its brennraumseitigem part, and the first nozzle needle part 31, which is formed in Durclunesser d 1 , a first Führungsleckagestrom arises between the nozzle chamber 29 and Leckölnut 46 and a Führungsleckagestrom between closing space 21 and Leckölnut 46, while between the first On the other hand, the nozzle needle part 31 and the second nozzle needle part 32 arranged internally in FIG. 1 sets a further guide gap which flows out into the leak oil line 49 via the leakage oil groove 48 which is formed on the inner part of the coaxial nozzle needle 30. The second nozzle needle part 32 is formed in a diameter d 2 , which may be between 2 to 2.5 mm, while the first nozzle needle part 31 is formed in an outer diameter d 1 , which may be between 4 and 4.5 mm. There are thus two guide leakage flows on a large diameter d 1 and a guide leakage flow on a small diameter d 2 . 4, between the second nozzle needle part 32 and the first nozzle needle part 31 surrounding it, a leakage oil groove 48 is likewise received in an analogous manner, which communicates with the longitudinal bore 84, via which the leak oil can be removed. There occurs a first pilot leakage flow with a small diameter d 1 between the nozzle chamber 29 and Leckölnut 48. Furthermore, a second pilot leakage flow with a small diameter d 2 occurs between the nozzle control chamber 82 and the leak oil groove 48. Due to the smaller diameter of the second nozzle needle part 32 of 2 to 2.5 mm can be achieved with this embodiment, a significant reduction of previous leakage oil volume flows into the leak.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kraftstoffinjektorfuel injector
22
HochdruckspeicherraumHigh-pressure accumulator
33
erste Drosselstellefirst throttle point
44
Leitungmanagement
55
Druckverstärkerbooster
66
EinspritzventilInjector
77
Brennraum VerbrennungskraftmaschineCombustion chamber internal combustion engine
88th
Magnetventil (3/2-Wege-Ventil)Solenoid valve (3/2-way valve)
99
niederdruckseitiger Rücklauflow-pressure side return
1010
Gehäuse DruckverstärkerHousing pressure booster
1111
Druckraumpressure chamber
1212
Kolbenpiston
1313
erster Teilkolbenfirst part piston
1414
zweiter Teilkolbensecond partial piston
1515
Ansatz zweiter TeilkolbenApproach second partial piston
1616
Rückraumbackcourt
1717
RückstellfederReturn spring
1818
Zuleitung MagnetventilSupply line solenoid valve
1919
Kraftstoffleitung RückraumFuel line rear space
2020
HochdruckraumHigh-pressure chamber
2121
Schließraumclosing chamber
2222
Rückraumleitung zum SchließraumReturn room line to the closing room
2323
zweite Drosselstellesecond throttle point
2424
Rückschlagventilcheck valve
24.1.24.1.
Drosselstellerestriction
2525
Rückschlagventil-LeitungCheck valve line
2626
Schließelementclosing element
2727
Federelement des RückschlagventilsSpring element of the check valve
2828
Hochdruckleitung DüsenraumHigh pressure line nozzle space
2929
Düsenraumnozzle chamber
3030
koaxiale Düsennadelcoaxial nozzle needle
3131
erster Düsennadelteilfirst nozzle needle part
3232
zweiter Düsennadelteilsecond nozzle needle part
3333
Hubanschlag für ersten DüsennadelteilStroke stop for first nozzle needle part
3434
Hubbegrenzung für zweiten DüsennadelteilStroke limit for second nozzle needle part
3535
Druckschulter erster DüsennadelteilPressure shoulder first nozzle needle part
3636
Stirnfläche erster DüsennadelteilEnd face of the first nozzle needle part
7373
Hubverlauf zweites DüsennadelteilStroke course second nozzle needle part
3737
Stirnfläche zweiter DüsennadelteilFace second nozzle needle part
3838
Federelement erster DüsennadelteilSpring element first nozzle needle part
3939
Federelement zweiter DüsennadelteilSpring element second nozzle needle part
4040
Druckschulter zweiter DüsennadelteilPressure shoulder second nozzle needle part
4141
Vario-EinspritzdüseVario injection nozzle
4242
erster Einspritzquerschnittfirst injection cross section
4343
zweiter Einspritzquerschnittsecond injection cross section
4444
brennraumseitige Fläche Injektorgehäusecombustion chamber side area injector housing
4545
Stirnfläche erster DüsennadelteilEnd face of the first nozzle needle part
4646
Leckölnut erster DüsennadelteilLeckölnut first nozzle needle part
4747
LeckölkanalLeakage channel
4848
Leckölnut zweiter DüsennadelteilLeckölnut second nozzle needle part
4949
LeckölleitungDrain line
5050
Ringspaltannular gap
6060
Hochdruckabzweig vom Hochdruckspeicherraum 2High-pressure branch from the high-pressure reservoir 2
7070
Druckverläufe Düsenraum/ HochdruckraumPressure curves nozzle chamber / high pressure chamber
7171
Druckverlauf RückraumPressure gradient backspace
t1 t 1
Ansteuerzeitpunktcontrol time
t2 t 2
Ansteuerzeitpunktcontrol time
t3 t 3
Ansteuerzeitpunktcontrol time
t4 t 4
Ansteuerzeitpunktcontrol time
7272
Hubverlauf erstes DüsennadelteilStroke course first nozzle needle part
7474
erster Durchflußquerschnittfirst flow area
7575
zweiter Durchflußquerschnittsecond flow area
8080
KraftstofftankFuel tank
8181
geregeltes Hochdruckförderaggregatregulated high pressure pumping unit
8282
erster Düsensteuerraumfirst nozzle control room
8383
zweiter Düsensteuerraumsecond nozzle control room
8484
Längsbohrunglongitudinal bore
8585
Drosselstelle erster DüsensteuerraumThrottle first nozzle control room
8686
Drosselstelle zweiter DüsensteuerraumThrottle second nozzle control chamber
8787
nadelseitiger Anschlagneedle-side stop
8888
Entlastungsleitungen RücklaufRelief lines return
8989
hülsenförmiger Körpersleeve-shaped body

Claims (24)

  1. Fuel injection device for internal combustion engines, with a fuel injector (1) capable of being supplied from a high-pressure fuel source (2, 81), there being arranged between an injection valve (6) and the high-pressure fuel source (2, 81) a pressure intensifier (5) having an intensifier piston (12) which separates a pressure space (11) connectable to the high-pressure fuel source (2, 81) from a high-pressure space (20) acting upon a nozzle space (29) of the fuel injector (1), a pressure change in a back space (16) at the pressure intensifier (5) bringing about a pressure change in the high-pressure space (20), and the injection valve (6) comprising a nozzle needle (30), by means of which the injection orifices pointing towards a combustion space (7) can be opened or closed, the nozzle needle (30) comprising a first nozzle-needle part (31) and a further nozzle-needle part (32) which at an injection nozzle (41) open and close different injection cross sections (42, 43) activatably as a function of pressure, characterized in that the nozzle-needle parts (31, 32) of the nozzle needle (30) are guided one in the other, and in that the first nozzle-needle part (31) and the second nozzle-needle part (32) can be acted upon by fuel pressure, counter to the action of closing springs (38, 39), via a first nozzle control space (82) capable of being acted upon by fuel pressure, with a throttle point (85) being interposed.
  2. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the nozzle-needle parts (31, 32) of the nozzle needle (30) have faces (35, 40) allowing hydraulic pressure actuation.
  3. Fuel injection device according to Claim 2, characterized in that the first nozzle-needle part (31) comprises a pressure shoulder (35) which can be actuated via the fuel which enters a nozzle space (29) and which is under high pressure.
  4. Fuel injection device according to Claim 2, characterized in that the second nozzle-needle part (32) comprises a pressure shoulder (40) which is arranged at its end located on the combustion-space side.
  5. Fuel injection device according to Claim 2, characterized in that a hydraulic space actuating the second nozzle-needle part (32) via a pressure shoulder (40) is delimited by an end face (45) of the first nozzle-needle part (31) and by a nozzle-body face (44) located on the combustion-space side.
  6. Fuel injection device according to Claim 5, characterized in that the nozzle-body face (44) located on the combustion-space side is of conical design.
  7. Fuel injection device according to Claim 5, characterized in that the hydraulic space surrounding the pressure shoulder (40) of the second nozzle-needle part (32) is acted upon by fuel from the nozzle space (29) via an annular gap (50) when the first nozzle-needle part (31) is actuated in the opening direction.
  8. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the first nozzle-needle part (31) and the second nozzle-needle part (32) are assigned stroke-limiting stops (33, 34) arranged in a closing space (21), at least one of the nozzle-needle parts (31, 32) being acted upon by a closing-spring element (38, 39).
  9. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the first nozzle-needle part (31) opens and closes a first injection cross section (42) and the second nozzle-needle part (32) opens and closes a second injection cross section (43).
  10. Fuel injection device according to Claim 9, characterized in that, after the opening of a first injection cross section (42) by the first nozzle-needle part (31), in the case of the pressure-dependent actuation of the second nozzle-needle part (32) a second injection cross section (43) is opened in addition to the first injection cross section (42).
  11. Fuel injection device according to Claim 9, characterized in that the first and the second injection cross section (42, 43) are designed as concentric hole circles at that end of a nozzle body (44) of the fuel injector (1) which is located on the combustion-space side.
  12. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the first nozzle-needle part (31) of the second nozzle-needle part (32) have in each case, on their circumference, recesses (46, 48) which discharge leakage oil.
  13. Fuel injection device according to Claim 12, characterized in that the recesses (46, 48) which discharge leakage oil are connected via a leakage-oil duct (47) provided in one of the nozzle-needle parts (31, 32) and issue into a housing-side leakage-oil line (49).
  14. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the pressure intensifier (5) contains a pressure space (11) which is acted upon by the high-pressure fuel source (2, 81) via a line (4) and which has a back space (16) which is connected by lines (18, 19) to the high-pressure fuel source (2, 81) via a solenoid valve (8) and which comprises a high-pressure space (20) which acts with high pressure upon the nozzle space (29) surrounding the coaxial nozzle needle (30).
  15. Fuel injection device according to Claim 14, characterized in that the back space (16) of the pressure intensifier (5) is connected to a closing space (21) of the injection valve (6).
  16. Fuel injection device according to Claim 14, characterized in that the closing space (21) of the injection valve (6) is acted upon directly with pressure by the high-pressure fuel source (2, 81) via a line (4, 60).
  17. Fuel injection device according to Claim 15, characterized in that the closing space (21) of the injection valve (6) is acted upon with pressure, parallel to a line (22), by the back space (16) or, parallel to a line (60), by the high-pressure fuel source (2, 81) via a line (25) containing a non-return valve/throttle point (24) and fed by the high-pressure space (20).
  18. Fuel injection device according to Claims 1 and 15 to 17, characterized in that, with the valve (8) deactivated, a flow connection (4, 18, 19, 22; 60, 23, 85) from the high-pressure source (2, 81) to the closing space (21, 82) is made.
  19. Fuel injection device according to Claims 1 and 15 to 17, characterized in that, with a valve (8) deactivated, a flow connection (4, 18, 19, 22; 60, 23, 85, 25, 28) from the high-pressure source (2) to the nozzle space (29) is made.
  20. Fuel injection device according to Claim 5, characterized in that at least the first nozzle-needle part (31) can be acted upon by means of a pressure capable of being generated in the closing-pressure space (21, 82).
  21. Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the second nozzle-needle part (32) can be actuated, independently of this, via a pressure relief of a second nozzle control space (83).
  22. Fuel injection device according to Claim 21, characterized in that the second nozzle control space (83) is sealed off from the nozzle control space (82) by means of a sleeve-shaped body (89).
  23. Fuel injection device according to Claim 21, characterized in that the second nozzle-needle part (32) contains a longitudinal duct (84), via which guide leakage is spilled into the second nozzle control space (83) and a relief line (88).
  24. Fuel injection device according to Claim 22, characterized in that the guide leakage between the first and the second needle part (31, 32) flows out into the nozzle control space (83) via the longitudinal duct (84) between the sleeve-shaped body (89) and the inner needle part (32).
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