EP1577538A1

EP1577538A1 - Fuel injection device for internal combustion engines with needle lift damping

Info

Publication number: EP1577538A1
Application number: EP05100197A
Authority: EP
Inventors: Achim Brenk; Martin Kropp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2005-01-14
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2025-01-14
Also published as: US7066400B2; EP1577538B1; DE502005000757D1; US20050194468A1; DE102004010760A1

Abstract

A damping chamber (50) for outer and inner damping pistons (41,43) is provided to an outer needle nozzle (11) to communicate with a closing chamber (29) via a hydraulic connection. The end face (37) of the outer needle nozzle is exposed to the closing chamber that communicates with a low-pressure return system (35) via a closing chamber throttle (31).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel injection device for internal combustion engines the preamble of claim 1.

State of the art

Ein Kraftstoffinjektor mit zwei Lochreihen von Einspritzdüsen, denen eine innere und koaxial dazu eine äußere Düsennadel zugeordnet ist, ist beispielsweise aus DE 102 05 970 A1 bekannt. Derartige Einspritzdüsen, die druckabhängig ansteuerbar unterschiedliche Einspritzquerschnitte freigeben, werden auch als Variodüsen bezeichnet. Der äußeren und inneren Düsennadel ist jeweils ein Steuerkolben zugeordnet, die jeweils auf einen kraftstoffgefüllten hydraulischen Raum einwirken, so dass die hydraulischen Räume als aktiv beschaltete Steuerräume wirken. Die beiden Steuerräume sind über einen Verbindungskanal hydraulisch miteinander verbunden. Der Steuerraum der äußeren Düsennadel ist über eine Ablaufdrossel mit einem Niederdruck-Rücklaufsystem verbindbar. Der Verbindungskanal ist dabei so bemessen, dass beim Öffnen der Ablaufdrossel zuerst der Druck im Steuerraum der äußeren Düsennadel abfällt und erst mit einer zeitlichen Verzögerung der Druck im Steuerraum der inneren Düsennadel.A fuel injector with two rows of injectors, which have an inner and a coaxial with an outer nozzle needle is assigned, for example, from DE 102 05 970 A1 known. Such injection nozzles, the pressure-dependent controlled release different injection cross sections are also referred to as Vario nozzles. The outer and inner nozzle needle is each assigned a control piston, respectively acting on a fuel-filled hydraulic space, so that the hydraulic Rooms act as actively connected control rooms. The two control rooms are over one Connecting channel hydraulically connected. The control room of the outer Nozzle needle is via an outlet throttle with a low-pressure return system connectable. The connecting channel is dimensioned so that when opening the Outflow throttle first, the pressure in the control chamber of the outer nozzle needle drops and only with a time delay, the pressure in the control chamber of the inner nozzle needle.

Zur Steigerung des Einspritzdrucks, der über dem Druckniveau des Druckspeichers (Common Rail) liegt, ist aus DE 102 29 417 A1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit Druckübersetzungseinrichtung bekannt, bei der zusätzlich zur Verbesserung der Einspritzcharakteristik und zur Erhöhung des Wirkungsgrades ebenfalls eine Variodüse eingesetzt ist. Die Variodüse weist zwei koaxial angeordneten Düsennadeln auf. Dabei wird der Öffnungsdruck der inneren Düsennadel per Federunterstützung auf ein konstantes Niveau bzw. mit Hilfe eines zusätzlichen Assistenzdrucks auf ein bestimmtes Verhältnis von Raildruck und Öffnungsdruck eingestellt. Dadurch ist eine Anpassung des hydraulischen Durchflusses durch den Kraftstoffinjektor an den Lastpunkt des Verbrennungsmotors möglich. Dabei wird die innere Düsennadel so eingestellt, dass sie erst bei relativ hohen Drücken von beispielsweise größer 1500 bar öffnet, um somit gute Emissionswerte im Teillastzustand des Verbrennungsmotors zu erreichen. Die Einstellung des konstanten Öffnungsdrucks für die innere Düsennadel ist dabei sehr toleranzempfindlich, da mit der Öffnung der inneren Düsennadel ein Mengensprung in der Einspritzmenge einhergeht. Insofern machen sich Exemplarstreuungen besonders unangenehm bemerkbar. Bei der anderen Variante, den Öffnungsdruck der inneren Düsennadel über das konstante Verhältnis von Assistenzdruck und Düsendruck zu erreichen, öffnet die innere Düsennadel auch bereits bei Teillast des Verbrennungsmotors.To increase the injection pressure, which is above the pressure level of the pressure accumulator (Common Rail) is from DE 102 29 417 A1 a fuel injection device with Pressure booster known, in addition to improving the Injection characteristic and to increase the efficiency also a Variodüse is used. The Variodüse has two coaxially arranged nozzle needles. there The opening pressure of the inner nozzle needle by spring support on a constant level or with the help of an additional assistant pressure to a certain level Ratio of rail pressure and opening pressure set. This is an adaptation of the hydraulic flow through the fuel injector to the load point of the Internal combustion engine possible. The inner nozzle needle is adjusted so that they only at relatively high pressures of, for example, greater than 1500 bar opens, so good To achieve emission levels in the partial load condition of the internal combustion engine. The Setting the constant opening pressure for the inner nozzle needle is very high Tolerance sensitive, since with the opening of the inner nozzle needle a jump in quantity the injection quantity is associated. In this respect, copies are particularly special unpleasantly noticeable. In the other variant, the opening pressure of the inner Nozzle needle over the constant ratio of assist pressure and nozzle pressure to reach the inner nozzle needle already at partial load of Combustion engine.

Um die Auswirkungen der Streuungen in der Ansteuerdauer des Steuerventils auf die Einspritzmenge bei Kraftstoffeinspritzeinrichtungen mit Druckübersetzer zu verhindern, wurde bereits in DE 102 29 415.1 vorgeschlagen, die Öffnungsgeschwindigkeit einer einzelnen Düsennadel zu dämpfen, ohne dass ein schnelles Schließen der Düsennadel beeinträchtigt wird. Dabei ist im Schließraum der Düsennadel ein Dämpfungskolben axial geführt angeordnet, der einen Dämpfungsraum begrenzt und über einen Überströmkanal mit dem Schließraum der Düsennadel in Verbindung steht.To the effects of the variations in the control period of the control valve on the To prevent injection quantity in fuel injectors with pressure booster has already been proposed in DE 102 29 415.1, the opening speed of a dampen individual nozzle needle, without causing a rapid closing of the nozzle needle is impaired. Here, in the closing space of the nozzle needle is a damping piston arranged axially guided, which limits a damping space and a Overflow channel with the closing space of the nozzle needle is in communication.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass sich die Öffnungsgeschwindigkeit der inneren Düsennadel und damit die Einspritzrate abstimmen lässt. Die innere Düsennadel der Variodüse ist dabei aktiv oder passiv schaltbar, so dass der Düsenöffnungsdruck der inneren Düsennadel so eingestellt werden kann, dass diese erst bei einer Anforderung im Volllastbereich öffnet. Dadurch ist eine verbesserte Kleinstmengenfähigkeit und ein flaches Einspritzmengenkennfeld für Kraftstoffinjektoren mit Variodüse erzielbar, so dass eine weitere Verbesserung der Emissionswerte und des Geräuschverhaltens erreicht wird. Insofern ist ein angepasster Einspritzratenverlauf mit dem Ziel der Geräuschreduzierung ohne Voreinspritzung in weiten Lastbereichen auch bei Höchstdruckeinspritzsystemen mit Drücken über 2000 bar möglich. The fuel injection device according to the invention with the characterizing Features of claim 1 has the advantage that the opening speed of inner nozzle needle and thus the injection rate vote. The inner nozzle needle The Vario nozzle is actively or passively switchable, so that the nozzle opening pressure of Inner nozzle needle can be adjusted so that this only when a request in Full load range opens. This is an improved Kleinstmengenfähigkeit and a flat injection quantity map for fuel injectors with Variodüse achievable, so that achieves a further improvement of the emission values and the noise behavior becomes. In this respect, an adapted injection rate course with the goal of Noise reduction without pilot injection in wide load ranges also at High pressure injection systems with pressures above 2000 bar possible.

Mittels der erfindungsgemäßen Merkmalen, wonach die äußerer Düsennadel zusätzlich mit einer Druckfläche einem Schließraum ausgesetzt ist und die mit dem Dämpfungsraum verbundene Ablaufdrossel eine größere Drosselwirkung aufweist, werden Druckverhältnisse im Dämpfungsraum und im Schließraum erzielt, die bewirken, dass zuerst der Druck im Schließraum abfällt und erst mit einer zeitlichen Verzögerung auch der Druck im Dämpfungsraum. Dadurch öffnet zunächst die äußere Düsennadel und erst nach Einwirken der äußeren Düsennadel über den äußeren Dämpfungskolben auf den zugeordneten Dämpfungsraum hebt die innere Düsennadel ab.By means of the features according to the invention, according to which the outer nozzle needle additionally with a pressure surface is exposed to a closing space and with the Damping space connected outlet throttle has a larger throttle effect, Pressure ratios are achieved in the damping chamber and in the closing space, which cause that first the pressure in the closing room drops and only with a time delay also the pressure in the damping chamber. This initially opens the outer nozzle needle and only after the action of the outer nozzle needle on the outer damping piston the assigned damping chamber lifts off the inner nozzle needle.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfmdung sind durch die Maßnahmen der Unteransprüche möglich.Advantageous developments of the invention are by the measures of Subclaims possible.

Eine wirksame druckabhängige Steuerung der Öffnung der äußeren und der inneren Düsenadel in Abhängigkeit von den im Dämpfungsraum und im Schließraum herrschenden Drücken wird erreicht, wenn die in Schließrichtung wirkende Druckfläche der äußeren Düsennadel zwischen dem äußeren Dämpfungskolben und der Düsennadel ausgebildet ist und in eine zwischen dem Dämpfungskolben und der äußeren Düsennadel ausgebildeten Trennfuge weist. Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Dämpfungsraum über eine hydraulische Verbindung mit dem Schließraum verbunden ist, wobei die hydraulische Verbindung von einem zwischen einem der äußeren Düsennadel zugeordneten äußeren Dämpfungskolben und einem der inneren Düsennadel zugeordneten inneren Dämpfungskolben ausgebildeten Verbindungskanal und einem zwischen der düsennadelseitigen Stirnflächen des äußeren Dämpfungskolbens und der dämpfungskolbenseitigen Stirnfläche der äußeren Düsennadel ausgebildeten Trennfuge gebildet ist. Dadurch wird ein schnelles Schließen der inneren Düssennadel ermöglicht, wobei die innere Düsennadel annähend gleichzeitiges mit der äußeren Düsennadel schließt. Zur Unterstützung der Schließwirkung der inneren Düsennadel ist es zweckmäßig, wenn diese im Schließraum eine in Schließrichtung wirkende zusätzliche Druckfläche aufweist. Durch eine zusätzliche raildruckabhängige Entlastung des inneren Dämpfungskolbens über einen separaten inneren Dämpfungsraum wird ein Addieren der Schließkräfte der inneren Düsennadel derart bewirkt, dass ein Öffnen nur oberhalb eines einstellbaren Raildrucks erfolgt.An effective pressure-dependent control of the opening of the outer and the inner Nozzle needle depending on the damping chamber and the closing chamber prevailing pressures is reached when the pressure acting in the closing direction pressure surface the outer nozzle needle between the outer damping piston and the nozzle needle is formed and in between the damping piston and the outer nozzle needle trained parting line points. It is particularly useful if the damping chamber is connected via a hydraulic connection with the closing space, wherein the hydraulic connection of one between one of the outer nozzle needle associated outer damping piston and one of the inner nozzle needle associated inner damping piston trained connecting channel and a between the nozzle needle-side end faces of the outer damping piston and the Dämpfungskolbenseitigen end face of the outer nozzle needle formed parting line is formed. This allows a quick closing of the inner nozzle needle, wherein the inner nozzle needle is approximately simultaneous with the outer nozzle needle closes. To support the closing action of the inner nozzle needle it is expedient if this in the closing space acting in the closing direction additional Pressure surface has. By an additional raildruckabhängige relief of the inner Damping piston via a separate inner damping chamber is an adding the Closing forces of the inner nozzle needle causes such an opening only above a adjustable rail pressure occurs.

Eine weitere Ausführungsform, die keine Raildruckunterstützung benötigt, besteht darin, dass ein separater Dämpfungsraum für die innere Düsennadel mit Hilfe einer Steuerleitung und einer Drossel befüllt wird. Bei Erreichen eines Öffnungsdrucks von beispielsweise 1000 bar öffnet ein Rückschlagventil und die innere Düsennadel kann in Abhängigkeit des Drucks im Dämpfungsraums öffnen. Die Drossel muss dabei so gestaltet sein, dass die Entlastung des inneren Dämpfungsraums während der Einspritzung mit Raildruck kleiner 1000 bar nicht zu einem ungewollten Öffnen der inneren Düsennadel führt. Die Trägheit des Rückschlagventils ist dabei auf die Einspritzdauer abgestimmt, damit das Rückschlagventil nach Unterschreiten des nominellen Öffnungsdrucks lange genug geöffnet bleibt, um die innere Düsennadel zu aktivieren.Another embodiment that does not require rail pressure assistance is to that a separate damping chamber for the inner nozzle needle with the help of a Control line and a throttle is filled. Upon reaching an opening pressure of For example, 1000 bar opens a check valve and the inner nozzle needle can in Open the dependence of the pressure in the damping chamber. The throttle must be so be designed that the discharge of the inner damping chamber during the Injection with rail pressure less than 1000 bar does not lead to an unwanted opening of the inner nozzle needle leads. The inertia of the check valve is on the Injection duration tuned so that the check valve falls below the nominal opening pressure remains open long enough to close the inner nozzle needle activate.

Bei einer weiteren Ausführungsform, die ebenfalls keine Raildruckunterstützung benötigt, wird der Dämpfungsraum mittels einer Kombination zweier Rückschlagventile gesteuert. Das erste Rückschlagventil hat hierbei einen wesentlich höheren Öffnungsdruck als das zweite Rückschlagventil.In another embodiment, which also does not support rail pressure needed, the damping chamber by means of a combination of two check valves controlled. The first check valve in this case has a much higher Opening pressure as the second check valve.

drawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawing and in the following Description explained in more detail.

Show it

Figur 1FIG. 1: eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,a schematic diagram of an inventive Fuel injection device according to a first embodiment,
Figur 2FIG. 2: das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 in einer abgewandelten Ausführungsform,the embodiment of Figure 1 in a modified embodiment,
Figur 3FIG. 3: eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,a schematic diagram of an inventive Fuel injection device according to a second Embodiment,
Figur 4FIG. 4: eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,a schematic diagram of an inventive Fuel injection device according to a third Embodiment,
Figur 5FIG. 5: eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,a fuel injection device according to the invention according to a fourth embodiment,

Figur 6FIG. 6: eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,a fuel injection device according to the invention according to a fifth embodiment,
Figur 7FIG. 7: eine Darstellung der Druckverläufe des Kraftstoffinjektors gemäß Figur 1.a representation of the pressure curves of the fuel injector according to FIG. 1

embodiments

Die in den Figuren 1 bis 6 dargestellte Kraftstoffeinspritzeinrichtung umfasst einen Kraftstoffinjektor 1 und einen Hochdruckspeicher 2 (Common Rail), wobei der Kraftstoffinjektor 1 über den Hochdruckspeicher 2 mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff versorgt wird. Der Kraftstoffinjektor 1 enthält einen Druckverstärker 5, ein Steuerventil 8 sowie ein Einspritzventil 6, über welches in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine am brennraumseitigen Ende Kraftstoff eingespritzt wird. Das Steuerventil 8, das beispielsweise als 3/2-Wege-Ventil ausgeführt ist, wird bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen von einem Elektromagneten betätigt. Es ist aber auch möglich, das Steuerventil 8 von einem Piezo-Aktor zu betätigen.The fuel injector shown in Figures 1 to 6 comprises a Fuel injector 1 and a high-pressure accumulator 2 (common rail), wherein the Fuel injector 1 via the high pressure accumulator 2 with high pressure standing Fuel is supplied. The fuel injector 1 includes a pressure booster 5, a Control valve 8 and an injection valve 6, via which in a not shown Combustion chamber of an internal combustion engine at the combustion chamber end of the fuel injected becomes. The control valve 8, which is designed for example as a 3/2-way valve is at operated by an electromagnet in the present embodiments. But it is also possible to actuate the control valve 8 by a piezo actuator.

Das Einspritzventil 6 verfügt über eine koaxiale Düsennadel mit einer äußeren Düsennadel 11 und einer inneren Düsennadel 12. Die Düsennadeln 11, 12 sind ineinander liegend geführt und unabhängig voneinander betätigbar. Das Einspritzventil 6 besitzt ferner zwei Lochreihen von Einspritzdüsen, wobei äußere Einspritzdüsen 61 der äußeren Düsennadel 11 und innere Einspritzdüsen 62 der inneren Düsennadel 12 zugeordnet sind. Die äußere Düsennadel 11 weist innerhalb eines Düsenraums 27 eine Druckschulter 63 auf. Brennraumseitig ist die innere Düsennadel 12 mit einer Druckfläche 64 ausgeführt, die den inneren Einspritzdüsen 62 vorgeschaltet ist. An der dem Brennraum abgewandten Seite ist ein Schließraum 29 angeordnet, in den die äußere Düsennadel 11 mit einer in Schließrichtung wirkenden dämpfungskolbenseitigen Stirnfläche 37 liegt. Der koaxialen Düsennadel ist eine Dämpfungseinrichtung 40 zugeordnet, die im Zusammenhang mit den einzelnen Ausführungsbeispielen näher erläutert wird.The injection valve 6 has a coaxial nozzle needle with an outer Nozzle needle 11 and an inner nozzle needle 12. The nozzle needles 11, 12 are intertwined lying out and operated independently. The injection valve 6 has further two rows of injection nozzles, wherein outer injectors 61 of the outer Nozzle needle 11 and inner injection nozzles 62 of the inner nozzle needle 12 are assigned. The outer nozzle needle 11 has a pressure shoulder 63 within a nozzle chamber 27 on. On the combustion chamber side, the inner nozzle needle 12 is designed with a pressure surface 64, which is connected upstream of the inner injection nozzles 62. At the side facing away from the combustion chamber Side is arranged a closing space 29, in which the outer nozzle needle 11 with an in Closing direction acting damping piston-side end face 37 is located. The coaxial Nozzle needle is associated with a damping device 40 associated with the individual embodiments will be explained in more detail.

Vom schematisch angedeuteten Hochdruckspeicherraum 2 gelangt Kraftstoff über eine kombiniertes Rückschlag-/Drosselventil 13 und eine Raildruckleitung 14 in einen Druckraum 15 des Druckverstärkers 5. Der Druckverstärker 5 umfasst neben dem erwähnten Druckraum 15, einen Rückraum 16 und einen Hochdruckraum 25. Innerhalb des Druckverstärkers 5 ist ein axial verschiebbarer Stufenkolben 9 aufgenommen, der einen ersten Teilkolben 18 umfasst, der im Vergleich zu einem zweiten Teilkolben 19 mit einem eine Führung ermöglichenden größeren Durchmesser ausgebildet ist. Der Stufenkolben 9 kann dabei sowohl aus zwei separaten Bauteilen bestehen als auch aus einem Bauteil gefertigt werden. Der Stufenkolben 9 weist ferner eine in den Druckraum 15 hinein ragende Kolbenstange 17 mit Federhalter 20 für eine Rückstellfeder 21 auf, die dem Federhalter 21 entgegengesetzt an einer Scheibe 22 aufliegt. Der zweite Teilkolben 19 begrenzt mit seiner Stirnfläche den Hochdruckraum 25, an welchem eine Hochdruckleitung 26 angeschlossen ist, die den Düsenraum 27 des Einspritzventils 6 mit unter sehr hohem Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagt.From the schematically indicated high pressure accumulator 2 fuel passes through a combined check / throttle valve 13 and a rail pressure line 14 in a Pressure chamber 15 of the booster 5. The pressure booster 5 includes in addition to the mentioned pressure chamber 15, a rear space 16 and a high-pressure chamber 25. Within of the pressure intensifier 5, an axially displaceable stepped piston 9 is added, the a first partial piston 18 which, in comparison to a second partial piston 19 with a guide permitting larger diameter is formed. Of the Stepped piston 9 can consist of two separate components as well as off be manufactured a component. The stepped piston 9 also has a in the pressure chamber 15 in projecting piston rod 17 with spring holder 20 for a return spring 21, the the spring holder 21 opposite to a disc 22 rests. The second part piston 19 limited with its end face the high-pressure chamber 25, on which a High-pressure line 26 is connected to the nozzle chamber 27 of the injection valve 6 with pressurized fuel under very high pressure.

Vom Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 zweigt eine erste Leitung 23 und eine zweite Leitung 24 ab, wobei die erste Leitung 23 zu einem Anschluss des Steuerventils 8 und die zweite Leitung 24 über eine Schließraumdrossel 31 in den Schließraum 29 des Einspritzventils 6 führt. Der Schließraum 29 ist über ein Rückschlagventil 32 ferner an die Hochdruckleitung 26 angeschlossen.From the rear space 16 of the booster 5 branches a first line 23 and a second Line 24, wherein the first line 23 to a connection of the control valve 8 and the second line 24 via a closing space throttle 31 in the closing space 29 of the Injector 6 leads. The closing space 29 is further connected via a check valve 32 the high pressure line 26 connected.

Der zweite Anschluss des Steuerventils 8 ist über eine Steuerleitung 33 mit dem Druckraum 15 des Druckverstärkers 5 verbunden. Der dritte Anschluss des Steuerventils 8 ist an eine Rücklaufleitung 34 angeschlossen, die in ein Niederdruck-Rücklaufsystem 35 führt.The second connection of the control valve 8 is connected via a control line 33 with the Pressure chamber 15 of the booster 5 is connected. The third port of the control valve 8 is connected to a return line 34, which in a low-pressure return system 35 leads.

Bei dem in Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt die Dämpfungseinrichtung 40 über einen ersten, äußeren Dämpfungskolben 41, der in einer an den Schließraum 29 sich anschließenden Bohrung 42 geführt ist, und über einen zweiten, inneren Dämpfungskolben 43, der in Form einer Kolbenstange durch den ersten Dämpfungskolben 41 hindurch geführt ist. Der äußere Dämpfungskolben 41 ist mittels einer Druckfeder 44 im Schließraum 29 vorgespannt und besitzt innerhalb des Schließraums 29 eine düsennadelseitige Stirnfläche 47, die an der dämpfungskolbenseitigen Stirnfläche 37 der äußeren Düsennadel 11 anliegt. Zwischen der düsennadelseitigen Stirnfläche 47 und der dämpfungskolbenseitigen Stirnfläche 37 ist eine Trennfuge 45 ausgebildet. Der äußere Dämpfungskolben 41 weist außerdem eine ringförmige Stirnfläche 51 auf. Der innere Dämpfungskolben 43 hat eine kreisförmige Stirnfläche 52 und steht mit der inneren Düsennadel 12 in Wirkbeziehung, wobei der innere Dämpfungskolben 43 einstückig oder zweistückig mit der inneren Düsennadel 12 hergestellt werden kann. Die ringförmige Stirnfläche 51 des äußeren Dämpfungskolbens 41 und die kreisförmige Stirnfläche 52 des inneren Dämpfungskolbens 43 weisen jeweils in einen Dämpfungsraum 50. Zwischen dem inneren Dämpfungskolben 43 und der Innenzylinderwandung des äußeren Dämpfungskolbens 41 ist ein Strömungskanal 46 in Form eines Ringspaltes ausgeführt, der vom Dämpfungsraum 50 zur Trennfuge 45 führt. Der Dämpfungsraum 50 ist über eine Leitung 53 mit einer Ablaufdrossel 54 an die zweite Leitung 24 angeschlossen.In the embodiment shown in Figures 1 and 2, the Damping device 40 via a first, outer damping piston 41, in a to the closing chamber 29 adjoining bore 42 is guided, and over a second, inner damping piston 43, in the form of a piston rod through the first Damping piston 41 is guided therethrough. The outer damping piston 41 is by means of a compression spring 44 biased in the closing space 29 and has within the Schließraums 29 a nozzle needle-side end face 47, which at the Dämpfungskolbenseitigen end face 37 of the outer nozzle needle 11 is present. Between the nozzle needle-side end face 47 and the damping piston-side end face 37 is a parting line 45 is formed. The outer damping piston 41 also has a annular end face 51. The inner damping piston 43 has a circular End face 52 and is in operative relationship with the inner nozzle needle 12, wherein the inner damping piston 43 in one piece or in two pieces with the inner nozzle needle 12th can be produced. The annular end face 51 of the outer damping piston 41 and the circular end surface 52 of the inner damping piston 43 are respectively in a damping chamber 50. Between the inner damping piston 43 and the Inner cylinder wall of the outer damping piston 41 is a flow channel 46 in Executed form of an annular gap, which leads from the damping chamber 50 to the parting line 45. The damping chamber 50 is connected via a line 53 with an outlet throttle 54 to the second Line 24 connected.

Weiterhin ist zur Unterstützung der inneren Düsennadel 12 eine weitere Druckfläche 36 am inneren Dämpfungskolben 43 ausgebildet, die beispielsweise innerhalb des Strömungskanals 46 in Schließrichtung wirkt. Damit ist das Öffnen der inneren Düsennadel 12 sowohl abhängig vom Druck im Schließraum 29 als auch vom Druck innerhalb des gemeinsamen Dämpfungsraums 50.Furthermore, to support the inner nozzle needle 12, a further pressure surface 36th formed on the inner damping piston 43, for example, within the Flow channel 46 acts in the closing direction. This is the opening of the inner Nozzle needle 12 both dependent on the pressure in the closing chamber 29 and the pressure within the common damping space 50.

In einem Grundzustand, bei dem die Düsen 61, 62 von der äußeren und der inneren Düsennadel 11, 12 verschlossen sind, sind alle Druckräume im Druckverstärker 5 mit Rail- bzw. Systemdruck beaufschlagt. Der Stufenkolben 9 ist dabei druckausgeglichen. In diesem Zustand ist der Druckverstärker 5 deaktiviert, wobei der Stufenkolben 9 über die Rückstellfeder 21 in seine Ausgangslage zurückgestellt und der Druckraum 15 dabei über das Rückschlagventil 13 befüllt wurde. Im Grundzustand liegt außerdem Raildruck im Schließraum 29 und im Dämpfungsraum 50 an. Aufgrund der Flächenverhältnisse der Stirnflächen 51, 52 und der Druckflächen 63, 64 wirkt eine hydraulische Schließkraft auf die innere und äußere Düsennadel 11, 12. Die auf den äußeren Dämpfungskolben 41 und damit auf die äußere Düsennadel 11 einwirkende Druckfeder 44 unterstützt außerdem den Schließvorgang. In Folge dessen kann der Raildruck ständig im Düsenraum 27 anstehen, ohne dass die äußere Düsennadel 11 sich öffnet.In a ground state in which the nozzles 61, 62 from the outer and the inner Nozzle needle 11, 12 are closed, all pressure chambers in the pressure booster 5 with Rail or system pressure applied. The stepped piston 9 is pressure balanced. In In this state, the pressure booster 5 is deactivated, the stepped piston 9 via the Return spring 21 is returned to its initial position and the pressure chamber 15 while about the check valve 13 has been filled. In the ground state is also rail pressure in Close room 29 and the damping chamber 50 at. Due to the area ratios of End faces 51, 52 and the pressure surfaces 63, 64 acts on a hydraulic closing force the inner and outer nozzle needle 11, 12. The on the outer damping piston 41 and thus acting on the outer nozzle needle 11 compression spring 44 also supports the Closing process. As a result, the rail pressure can constantly be present in the nozzle chamber 27, without the outer nozzle needle 11 opens.

Um ein Öffnen der äußeren Düsennadel 11 zu bewirken, muss der Druck im Düsenraum 27 über den Raildruck ansteigen, was durch Zuschalten des Druckverstärkers 5 erreicht wird. Dies wird, wie in den Figuren 1 bis 7 dargestellt, durch eine Druckentlastung des Rückraums 16 des Druckverstärkers 5 eingeleitet, indem durch Aktivierung des Elektromagneten das Steuerventil 8 in die dargestellte Schaltstellung gebracht wird. Dadurch wird der Rückraum 16 vom Raildruck bzw. von der Systemdruckversorgung abgetrennt und mit der Rücklaufleitung 34 und dadurch mit dem Niederdruck-Rücklaufsystem 35 verbunden. Der Druck im Rückraum 16 fällt ab, wodurch der Druckverstärker 5 aktiviert wird und dabei der Stufenkolben 9 mit dem Teilkolben 19 den im Hochdruckraum 25 befindlichen Kraftstoff komprimiert. Der verdichtete Kraftstoff wird über die Hochdruckleitung 26 in den Düsenraum 27 geleitet. Gleichzeitig wird der Schließraum 29 über die Schließraumdrossel 31 entlastet, so dass durch Einwirkung des Hochdrucks auf die Druckschulter 63 die äußere Düsennadel 11, wie dargestellt, angehoben wird, wodurch die Einspritzung über die äußeren Einspritzdüsen 61 beginnt. Durch die dabei entstehende Aufwärtsbewegung der äußeren Düsennadel 11 wird durch die Stirnfläche 51 des ersten Dämpfungskolbens 41 ein Volumen im Dämpfungsraum 50 komprimiert, wobei der komprimierte Kraftstoff aus dem Dämpfungsraum 50 über die Ablaufdrossel 54 in die entlastete Leitung 24 strömen kann. Die Ablaufdrossel 54 besitzt dabei eine größere Drosselwirkung als die Schließraumdrossel 31, so dass es zu der Dämpfungswirkung des äußeren Dämpfungskolbens 41 im Dämpfungsraum 50 kommen kann. Durch eine geeignete Dimensionierung der Ablaufdrossel 54 lässt sich die Öffnungsgeschwindigkeit der äußeren Düsennadel 11 und damit die Einspritzrate abstimmen. Nach dem Abheben der äußeren Düsennadel 11 und Freigeben der äußeren Einspritzdüsen 61 wirkt der Druck im Druckraum 27 ebenfalls auf die Druckfläche 64 der inneren Düsennadel 12. Auf Grund des auf die Stirnfläche 52 im Dämpfungsraum 50 wirkenden Drucks und des auf die Druckfläche 64 an der Düsennadel 12 wirkenden Drucks wird eine resultierende Schließkraft wirksam, die die innere Düsennadel 12 geöffnet. Der Öffnungszeitpunkt der inneren Düsennadel 12 lässt sich dabei über eine Abstimmung der Druckfläche der Stirnfläche 52 über den Durchmessers des inneren Dämpfungskolbens 43 sowie den Durchfluss der Ablaufdrossel 54 beeinflussen. Die Stirnfläche 52 des inneren Dämpfungskolbens 43 ist zweckmäßigerweise derart dimensioniert, dass die innere Düsennadel 12 bei Erreichen des Maximalhubs der äußeren Düsennadel 11 öffnet. Durch diese Abstimmung öffnet die innere Düsennadel 12 für einen weiten Raildruckbereich, d.h., auch in Teillast passiv durch Erreichen des Hubanschlags der äußeren Düsennadel 11.To effect an opening of the outer nozzle needle 11, the pressure in the nozzle chamber 27 increase over the rail pressure, which is achieved by connecting the booster 5 becomes. This is, as shown in Figures 1 to 7, by a pressure relief of Backspace 16 of the booster 5 is initiated by by activating the Electromagnet the control valve 8 is brought into the illustrated switching position. As a result, the rear space 16 from the rail pressure or from the system pressure supply separated and with the return line 34 and thereby with the low-pressure return system 35 connected. The pressure in the rear space 16 drops, causing the Pressure booster 5 is activated while the stepped piston 9 with the partial piston 19 the compressed in the high-pressure chamber 25 fuel. The compressed fuel is passed via the high-pressure line 26 into the nozzle chamber 27. At the same time the Closing chamber 29 relieved via the closing space throttle 31, so that by the action of the High pressure on the pressure shoulder 63 the outer nozzle needle 11, as shown, is raised, whereby the injection via the outer injection nozzles 61 begins. By the resulting upward movement of the outer nozzle needle 11 is through the end face 51 of the first damping piston 41 has a volume in the damping chamber 50 compressed, wherein the compressed fuel from the damping chamber 50 via the Outflow throttle 54 can flow into the relieved line 24. The outlet throttle 54 has doing a greater throttle effect than the closing space throttle 31, so that it to the Damping effect of the outer damping piston 41 in the damping chamber 50 come can. By a suitable dimensioning of the outlet throttle 54 can be the Opening speed of the outer nozzle needle 11 and thus the injection rate vote. After lifting the outer nozzle needle 11 and releasing the outer Injectors 61, the pressure in the pressure chamber 27 also acts on the pressure surface 64 of Inner nozzle needle 12. Due to the on the end face 52 in the damping chamber 50th acting pressure and acting on the pressure surface 64 on the nozzle needle 12 Pressure, a resulting closing force is effective, the inner nozzle needle 12th open. The opening time of the inner nozzle needle 12 can be via a Tuning of the pressure surface of the end face 52 over the diameter of the inner Damping piston 43 and the flow rate of the outlet throttle 54 influence. The End face 52 of the inner damping piston 43 is expediently such dimensioned that the inner nozzle needle 12 on reaching the maximum stroke of the outer nozzle needle 11 opens. By this vote, the inner nozzle needle 12 opens for a wide rail pressure range, i.e., passive even at partial load by reaching the Hubanschlags the outer nozzle needle 11th

Der Schließvorgang der Variodüse wird durch einen weiteren Schaltvorgang des Steuerventils 8 durch Druckbeaufschlagung der Steuerleitung 33 eingeleitet, wodurch über die Leitungen 23, 24 der Rückraum 16 und der Schließraum 29 wieder an den Raildruck bzw. Systemdruck angelegt wird. Das Schließen der äußeren Einspritzdüsen 61 erfolgt durch Befüllen des Schließraums 29 und des dort anliegenden Drucks, der über die Trennfuge 45 auf die in Schließrichtung wirkende dämpfungskolbenseitige Stirnfläche 37 der äußeren Düsennadel 11 wirkt, sowie mit Unterstützung der auf den äußeren Dämpfungskolben 41 wirkenden Druckfeder 44. Weil die Drosselwirkung der Ablaufdrossel 54 größer ist als die Drosselwirkung der Schließraumdrossel 31 entsteht zwischen Schließraum 29 und Dämpfungsraum 50 ein Druckunterschied. Aufgrund des Druckunterschieds wirkt zunächst über die Trennfuge 45 eine Kraft auf die in Schließrichtung wirkende dämpfungskolbenseitige Stirnfläche 37 der äußeren Düsennadel 11. Gleichzeitig wird durch das Freigeben der Trennfuge 45 Kraftstoff im Wesentlichen ungedrosselt über die hydraulische Verbindung Trennfuge 45 und Strömungskanal 46 in den Dämpfungsraum 50 geleitet, so dass anhand der Drücke an der Stirnfläche 52 und der Druckfläche 64 eine resultierende Schließkraft auch auf die innere Düsennadel 12 wirkt, die diese nach unten zum Schließen der inneren Einspritzdüsen 62 bewegt. Dadurch wird ein schnelles Schließen der inneren Düsennadel 12 erreicht, das gleichzeitig mit der äußeren Düsennadel 11 einsetzt.The closing process of the Variodüse is replaced by another switching operation of the Control valve 8 initiated by pressurization of the control line 33, whereby via the lines 23, 24 of the rear space 16 and the closing space 29 back to the Rail pressure or system pressure is applied. The closing of the outer injection nozzles 61 takes place by filling the closing space 29 and the applied pressure there over the parting line 45 acting in the closing direction damping piston side End face 37 of the outer nozzle needle 11 acts, as well as with the support of the outer damping piston 41 acting compression spring 44. Because the throttling effect of Outflow throttle 54 is greater than the throttle effect of the closing space throttle 31 is formed between the closing chamber 29 and damping chamber 50, a pressure difference. Due to the Pressure difference acts first on the parting line 45, a force on the in Closing direction acting damping piston side end face 37 of the outer Nozzle needle 11. At the same time by releasing the parting line 45 fuel in Essentially unthrottled via the hydraulic connection Trennfuge 45 and Flow channel 46 passed into the damping chamber 50, so that based on the pressures at the End face 52 and the pressure surface 64, a resultant closing force on the inner Nozzle needle 12 acts, this down to close the inner injectors 62nd emotional. As a result, a quick closing of the inner nozzle needle 12 is achieved, the used simultaneously with the outer nozzle needle 11.

Der Ablauf der Bewegungen der Düsennadeln 11 und 12 und des Druckverlaufes an den Druckflächen der Düsennadeln 11, 12 und im Dämpfungsraum 50 sowie der resultierenden Schließkraft für die innere Düsennadel 12 wird nachfolgend anhand der in Figur 7 dargestellten Druck- und Kraftverläufe erläutert, wobei der Düsendruck an den Druckflächen der Düsennadeln 11, 12 mit p1, der Dämpferdruck im Dämpfungsraum 50 mit p2 und die aus den Druckkräften an der Druckfläche 64 und der Stirnfläche 52 der inneren Düsennadel 12 wirkenden Druckkräfte resultierenden Schließkraft der inneren Düsennadel 12 mit Fs bezeichnet sind. Zunächst besitzt der Düsendruck p1 und der Dämpferdruck p2 den Wert des Raildrucks pR von beispielsweise 1350 bar. Die Schließkraft Fs ist bis dahin als resultierende Kraft zwischen den Druckkräften an der Druckfläche 64 und der Stirnfläche 52 positiv. Der Zeitpunkt t1 stellt den Schaltzeitpunkt des Steuerventils 8 dar, mit dem das Steuerventil 8 eine Druckentlastung des Rückraums 16 des Druckverstärkers 5 durch die in Figur 1 dargestellte Schaltstellung einleitet. Etwas zeitverzögert setzt dann auf Grund der Bewegung des Stufenkolbens 9 eine Komprimierung des Kraftstoffs im Hochdruckraum 25 ein, so dass der Düsendruck p1 ansteigt, wodurch die äußere Düsennadel 11 abhebt und es zur Einspritzung über die äußeren Einspritzdüsen 61 kommt. Dabei wird gleichzeitig der äußere Dämpfungskolben 41 in Richtung Dämpfungsraum 50 bewegt, was zunächst einen leichten Druckanstieg des Dämpferdrucks p2 bis zu einem Zeitpunkt t2 bewirkt. Das leichte Absinken der Schließkraft Fs an der inneren Düsennadel 11 kommt daher, weil aufgrund des Öffnens der äußeren Düsennadel 11 und des Druckanstiegs im Dämpfungsraum 50 zunächst nur eine geringe Kräfteverschiebung an der inneren Düsennadel 12 eintritt. Zum Zeitpunkt t2 ist die äußere Düsennadel 11 und damit der äußere Dämpfungskolben 43 am oberen Endanschlag und der Druck p2 im Dämpfungsraum 50 sinkt danach stark ab. Gleichzeitig sinkt die auf die innere Düsennadel 12 wirkende Schließkraft Fs sprungartig unterhalb Null, d.h., dass die auf die Druckfläche 64 wirkende Kraft die auf die Stirnfläche 52 wirkende Kraft übersteigt. Dadurch kommt es zum Öffnen der inneren Düsennadel 12 kurz nach t2. Der Zeitpunkt t3 ist der zweite Schaltzeitpunkt des Steuerventils 8, der die Entlastung der Leitung 23 über die Rücklaufleitung 24 abschließt, so dass der Aufbau eines druckausgeglichenen Systems beginnt. Mit dem Zeitpunkt t3 wird erneut Rail- bzw. Systemdruck über die Schließraumdrossel 31 im Schließraum 29 sowie über die Ablaufdrossel 54 und über die Trennfuge 45 und den Strömungskanal 46 im Dämpfungsraum 50 aufgebaut. Gleichzeitig wird der Stufenkolben 9 durch die Rückstellfeder 21 in seine Ausgangsstellung gebracht. Der Druck p2 im Dämpfungsraum 50 steigt somit wieder an und gleichzeitig erhöht sich die Kraftkomponente an der Stirnfläche 52 und die Schließkraft Fs steigt ebenfalls, so dass beim Nulldurchgang wieder eine positive Schließkraft Fs auf die innere Düsennadel 12 wirkt und die inneren Einspritzdüsen 62 zum Zeitpunkt t4 verschlossen werden. Durch die Unterstützung der Druckfeder 44 hat zum gleichen Zeitpunkt die äußere Düsennadel 11 die äußeren Einspritzdüsen 61 verschlossen. Gleichzeitig hat der Verlauf des Düsendrucks p1 zum Zeitpunkt t4 den Raildruck pR von 1350 bar wieder erreicht. Der im Druckverlauf erkennbare Unterschwinger bezüglich des Düsendrucks p 1 wird durch die kurzzeitige Dekompression des Druckraums 25 durch Zurückfahren des Stufenkolbens 9 ausgelöst. Kurz darauf ist zum Zeitpunkt t5 der eingeschwungene Zustand erreicht, das System ist druckausgeglichen und die Einspritzdüsen 61, 62 sind geschlossen. Ein erneuter Öffnungsvorgang der Einspritzdüsen 61, 62 setzt mit erneuter Ansteuerung des Steuerventils 8 ein.The sequence of movements of the nozzle needles 11 and 12 and the pressure course to the Pressure surfaces of the nozzle needles 11, 12 and in the damping chamber 50 and the resulting closing force for the inner nozzle needle 12 will be described below with reference to the in Figure 7 illustrated pressure and force curves explained, the nozzle pressure to the Pressure surfaces of the nozzle needles 11, 12 with p1, the damper pressure in the damping chamber 50th with p2 and from the pressure forces on the pressure surface 64 and the end face 52 of inner nozzle needle 12 acting pressure forces resulting closing force of the inner Nozzle needle 12 are designated Fs. First, the nozzle pressure p1 and the Damper pressure p2 the value of the rail pressure pR, for example, 1350 bar. The Closing force Fs is until then as a resultant force between the compressive forces on the Pressure surface 64 and the end surface 52 positive. The time t1 represents the switching time the control valve 8, with the control valve 8, a pressure relief of the back space 16 of the booster 5 initiates by the switching position shown in Figure 1. Something Delayed then sets due to the movement of the stepped piston 9 a Compression of the fuel in the high-pressure chamber 25, so that the nozzle pressure p1 rises, whereby the outer nozzle needle 11 lifts and it for injection over the outer injectors 61 comes. At the same time the outer damping piston 41 in the direction of damping chamber 50 moves, which initially a slight increase in pressure the damper pressure p2 causes until a time t2. The slight drop in the Closing force Fs on the inner nozzle needle 11 is because because of the opening the outer nozzle needle 11 and the pressure rise in the damping chamber 50 initially only a slight shift in force occurs at the inner nozzle needle 12. At time t2 is the outer nozzle needle 11 and thus the outer damping piston 43 at the top End stop and the pressure p2 in the damping chamber 50 then drops sharply. simultaneously the closing force Fs acting on the inner nozzle needle 12 drops abruptly below Zero, that is, the force acting on the pressure surface 64 force on the end face 52nd exceeds acting force. This causes the inner nozzle needle 12 to open shortly after t2. The time t3 is the second switching time of the control valve 8, which is the Relief of the line 23 via the return line 24 terminates, so that the structure a pressure balanced system begins. With the time t3 is again rail or System pressure on the closing space throttle 31 in the closing chamber 29 and on the Outflow throttle 54 and the parting line 45 and the flow channel 46 in Damper chamber 50 constructed. At the same time the stepped piston 9 through the Return spring 21 brought into its initial position. The pressure p2 in the damping chamber 50 thus increases again and at the same time increases the force component at the Face 52 and the closing force Fs also increases, so that at the zero crossing again a positive closing force Fs acts on the inner nozzle needle 12 and the inner Injectors 62 are closed at time t4. By supporting the Compression spring 44 has at the same time, the outer nozzle needle 11, the outer Injectors 61 closed. At the same time the course of the nozzle pressure p1 has to Time t4 reaches the rail pressure pR of 1350 bar again. The in the pressure course recognizable undershoot with respect to the nozzle pressure p 1 is due to the short-term Decompression of the pressure chamber 25 triggered by returning the stepped piston 9. Shortly thereafter, at time t5, the steady state is reached, the system is pressure compensated and the injectors 61, 62 are closed. Another one Opening operation of the injection nozzles 61, 62 sets with renewed activation of the Control valve 8 a.

Figur 2 zeigt eine weitergebildete Ausführungsform des Ausführungsbeispiels in Figur 1, wobei zusätzlich zur Ablaufdrossel 54 eine Befüllungsleitung 55 in den Dämpfungsraum 50 führt und ein Rückschlagventil 56 zwischengeschaltet ist, das gegen eine Entleerung des Dämpfungsraums 50 in die Leitung 24 wirkt. Dadurch ist in der Schaltstellung zum Schließen der Düsennadeln 11, 12 ein zur Ablaufdrossel 54 zusätzlicher Pfad zum Befüllen des Dämpfungsraums 50 geschaffen. Bei dieser Ausführungsform kann die in Figur 1 beschriebene zusätzliche Befüllung des Dämpfungsraums 50 über die Trennfuge 45 und den Strömungskanal 46 entfallen. Es ist aber genauso denkbar, beide Befüllungspfade vorzusehen. FIG. 2 shows a further embodiment of the embodiment in FIG. 1, wherein in addition to the outlet throttle 54, a filling line 55 in the damping chamber 50 leads and a check valve 56 is interposed, the against emptying the damping chamber 50 acts in the line 24. This is in the switching position for Close the nozzle needles 11, 12 a to the outlet throttle 54 additional path to Filling the damping chamber 50 created. In this embodiment, the in Figure 1 described additional filling of the damping chamber 50 via the parting line 45 and the flow channel 46 omitted. But it is just as conceivable, both Provide filling paths.

Bei dem in Figur 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist jedem Dämpfungskolben 41, 43 jeweils ein separater Dämpfungsraum zugeordnet. Der äußere Dämpfungskolben 41 weist dabei in einen ersten Dämpfungsraum 71. Der innere Dämpfungskolben 43 wird von einem Steuerkolben 70 gebildet, der in einem Zylinderraum 72 geführt ist, wobei der Zylinderraum 72 einen oberhalb des Steuerkolbens 70 liegenden zweiten Dämpfungsraum 73 und einen unterhalb des Steuerkolbens 70 liegenden Steuerraum 74 aufweist. Der zweite Dämpfungsraum 73 ist mit einer Leitung 75 über die Leitung 24 an den Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 angeschlossen. Der Steuerraum 74 ist über eine weitere Leitung 76 mit dem Druckraum 15 des Druckverstärkers 5 verbunden und mit Raildruck beaufschlagt. Der Steuerkolben 70 weist eine in den zweiten Dämpfungsraum 73 weisende Stirnfläche 77 auf. In den Steuerraum 74 weisend besitzt der Steuerkolben 70 eine Ringfläche 78. Durch den mit Raildruck beaufschlagten Steuerraum 74 ist der Steuerkolben 70 zusätzlich raildruckabhängig entlastet. Mittels einer Rückstellfeder 79 wird das Abheben des Steuerkolbens 70 vom Dämpfungskolben 43 vermieden. Gleichzeitig bietet die Rückstellfeder 79 eine bessere Abstimmbarkeit des Öffnungsmechanismus.In the second embodiment shown in Figure 3 is each Damping piston 41, 43 each associated with a separate damping chamber. The outer one Damping piston 41 points in a first damping chamber 71. The inner Damping piston 43 is formed by a control piston 70 which in a Cylinder space 72 is guided, wherein the cylinder chamber 72 is one above the Control piston 70 lying second damping chamber 73 and one below the Control piston 70 has lying control chamber 74. The second damping chamber 73 is with a line 75 via the line 24 to the rear space 16 of the booster fifth connected. The control chamber 74 is connected via a further line 76 to the pressure chamber 15 of the booster 5 connected and acted upon by rail pressure. The control piston 70 has an end face 77 pointing into the second damping chamber 73. In the Control chamber 74 facing the control piston 70 has an annular surface 78. By the with Rail pressure acted upon control chamber 74, the control piston 70 in addition relieved as a function of the rail pressure. By means of a return spring 79, the lifting of the Control piston 70 is avoided by the damping piston 43. At the same time, the Return spring 79 a better tunability of the opening mechanism.

Dieses Ausführungsbeispiel erfordert die in Schließrichtung auf die innere Düsennadel 12 wirkende zusätzliche Druckfläche 36, die als Druckstufe am inneren Dämpfungskolben 43 ausgebildet ist. Die Schließkraft für die innere Düsennadel 12 resultiert somit aus einer "UND"-Funktion der Kräfteverhältnisse am Steuerkolben 70 und an der Druckstufe 36. Damit ist das Öffnen der inneren Düsennadel sowohl abhängig vom Raildruck als auch von den Druckverhältnissen im Dämpfungsraum 71. Das Öffnen der inneren Düsennadel 12 folgt somit nur oberhalb eines über die Kräfteverhältnisse am Steuerkolben 70 einstellbaren Raildrucks. Zum Öffnen der koaxialen Düsennadel wird zunächst das Steuerventil 8 in die gezeigte Schaltstellung gebracht, so dass der Rückraum 16, der Steuerraum 29, der erste Dämpfungsraum 71 und der zweite Dämpfungsraum 73 duckentlastet werden. Durch die Druckentlastung des Rückraums 16 erfolgt, wie bei den Ausführungsbeispielen in Figur 1 beschrieben, eine Komprimierung des Druckraums 25, so dass eine Druckerhöhung über die Hochdruckleitung 26 an die Druckschulter 63 der äußeren Düsennadel 11 weitergegeben wird. Die äußere Düsennadel 11 hebt von den äußeren Einspritzdüsen 61 ab und bewegt den äußeren Dämpfungskolben 41 in die gezeigte Stellung. Durch die Komprimierung des Kraftstoffs im ersten Dämpfungsraum 71 erfolgt eine Dämpfung der äußeren Düsennadel 11 mittels des Dämpfungskolbens 41. Gleichzeitig wirkt der komprimierte Kraftstoff über den Strömungskanal 46 auf die Druckstufe 36 der inneren Düsennadel 12, so dass diese in ihrer Schließstellung während des Öffnens der äußeren Düsennadel 12 verharrt. Ein Öffnen der inneren Düsennadel 12 setzt ein, wenn die auf die Düsennadel 12 in Schließrichtung wirkende Schließkraft kleiner ist als die auf die Druckfläche 64 wirkende Öffnungskraft. Die Schließkraft setzt sich dabei zusammen aus der anhand des Drucks im ersten Dämpfungsraum 71 auf die Druckstufe 36 wirkenden Kraft und aus der aus dem Flächenverhältnis der Stirnfläche 77 und der Ringfläche 78 resultierenden Kraft am Steuerkolben 70. Da die Kraft an der Druckstufe 36 im ersten Dämpfungsraum 71 vernachlässigbar gering ist, ist die Kraft zum Öffnen der inneren Düsennadel 12 im Wesentlichen von der am Steuerkolben 70 resultierenden Kraft abhängig, die anhand des Raildrucks im Steuerraum 74 festzulegen ist.This embodiment requires the closing direction of the inner nozzle needle 12th acting additional pressure surface 36, which as pressure on the inner damping piston 43 is formed. The closing force for the inner nozzle needle 12 thus results from a "AND" function of the balance of power on the control piston 70 and the pressure stage 36th Thus, the opening of the inner nozzle needle is both dependent on the rail pressure as well from the pressure conditions in the damping chamber 71. The opening of the inner nozzle needle 12 thus follows only above one about the balance of power on the control piston 70th adjustable rail pressure. To open the coaxial nozzle needle is first the Control valve 8 brought into the switching position shown, so that the rear space 16, the Control chamber 29, the first damping chamber 71 and the second damping chamber 73rd Duck relieved. By the pressure relief of the back space 16 is carried out as in the Embodiments described in Figure 1, a compression of the pressure chamber 25, so that an increase in pressure via the high pressure line 26 to the pressure shoulder 63 of the outer nozzle needle 11 is passed. The outer nozzle needle 11 lifts from the outer injectors 61 and moves the outer damping piston 41 in the shown position. By compressing the fuel in the first damping chamber 71 takes place an attenuation of the outer nozzle needle 11 by means of the damping piston 41st At the same time, the compressed fuel acts on the flow channel 46 on the Compression level 36 of the inner nozzle needle 12, so that these in their closed position during the opening of the outer nozzle needle 12 remains. An opening of the inner nozzle needle 12th begins when the closing force acting on the nozzle needle 12 in the closing direction is smaller than the force acting on the pressure surface 64 opening force. The closing force sets itself together from the basis of the pressure in the first damping chamber 71 on the Pressure level 36 acting force and from the area ratio of the end face 77th and the annular surface 78 resulting force on the control piston 70. Since the force on the Compression level 36 in the first damping chamber 71 is negligible, is the force for opening the inner nozzle needle 12 substantially from that on the control piston 70th resulting force to determine the basis of the rail pressure in the control room 74 is.

Zum Schließen der koaxialen Düsennadel wird das Steuerventil 8 in die zweite Schaltstellung gebracht, so dass der Steuerraum 29, der erste Dämpfungsraum 71 und der zweite Dämpfungsraum 73 wieder mit Raildruck beaufschlagt werden, wobei auf Grund der unterschiedlichen Drosselwirkungen der Schließraumdrossel 31 und der Ablaufdrossel 54 der Schließraum 29 schneller befüllt wird. Der in den Schließraum 29 gelangende Kraftstoff strömt jedoch über die Trennfuge 45 und den Strömungskanal 46 ebenfalls in den ersten Dämpfungsraum 71, so dass ein entsprechender Druck auf die Stirnfläche 51 des äußeren Dämpfungskolbens 41 und auf die Druckstufe 36 des inneren Dämpfungskolbens 43 wirkt. Gleichzeitig wird über die Verbindungsleitung 75 und die weitere Leitung 76 eine druckausgeglichener Zustand im zweiten Dämpfungsraum 73 und im Steuerraum 74 eingestellt. Die resultierende Schließkraft für die innere Düsennadel 12 wird dabei über die zusätzliche Druckfläche 36 erzielt, wobei die Rückstellfeder 79 die Schließwirkung der inneren Düsennadel 12 unterstützt. Die Rückstellfeder 79 dient bei einer zweiteiligen Ausführung von Steuerkolben 70 und von inneren Dämpfungskolben 43 auch dazu, dass zwischen diesen kein Spalt entsteht bzw. ein Trennen der Bauteile vermieden wird.To close the coaxial nozzle needle, the control valve 8 in the second Switched position, so that the control chamber 29, the first damping chamber 71 and the second damping chamber 73 are again subjected to rail pressure, based on the different throttle effects of the closing space throttle 31 and the Outflow throttle 54 of the closing chamber 29 is filled faster. The in the closing room 29th However, reaching fuel flows through the parting line 45 and the flow channel 46th also in the first damping chamber 71, so that a corresponding pressure on the End face 51 of the outer damping piston 41 and the pressure stage 36 of the inner Damping piston 43 acts. At the same time via the connecting line 75 and the further line 76 a pressure-balanced state in the second damping chamber 73rd and set in the control room 74. The resulting closing force for the inner Nozzle needle 12 is achieved via the additional pressure surface 36, wherein the Return spring 79, the closing action of the inner nozzle needle 12 is supported. The Return spring 79 is used in a two-part design of control piston 70 and Inner damping piston 43 also means that there is no gap between them a separation of the components is avoided.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist ebenfalls ein erster Dämpfungsraum 81 und ein zweiter Dämpfungsraum 82 vorgesehen, wobei der zweite Dämpfungsraum 82 lediglich auf die innere Düsennadel 12 wirkt. Der zweite Dämpfungsraum 82 ist über eine Leitung 83, an die ein gegen den Zulauf zum Dämpfungsraum 82 gerichtetes Rückschlagventil 84 eingesetzt ist, und über die Leitung 24 an den Rückraum 16 des Druckverstärkers 5 gelegt. Parallel zum Rückschlagventil 84 ist eine weitere Drossel 85 geschaltet, über die ein Befüllen des zweiten Dämpfungsraums 82 erfolgt. Bei diesem Ausführungsbeispiel mit einem separaten zweiten Dämpfungsraum 82 für die innere Düsennadel 12 ist somit keine Raildruckunterstützung notwendig. Der Öffnungsdruck für die innere Düsennadel 12 wird über das Rückschlagventil 84 eingestellt, so dass beispielsweise bei Erreichen eines Öffnungs-Raildrucks von 1000 bar das Rückschlagventil 84 öffnet und die innere Düsennadel 12 in Abhängigkeit vom Druck im ersten Dämpfungsraum 81 öffnet. Die Drossel 85 muss dabei so gestaltet sein, dass die Entlastung des zweiten Dämpfungsraums 82 während der Einspritzung mit Raildruck kleiner 1000 bar nicht zu einem ungewollten Öffnen der Innennadel führt. Die Trägheit des Rückschlagventils 84 ist auf die Einspritzdauer des Einspritzventils 6 abgestimmt, damit das Rückschlagventil 84 nach Unterschreiten des nominalen Öffnungsdrucks lange genug geöffnet bleibt, um die innere Düsennadel 12 zu aktivieren.In the embodiment of Figure 4 is also a first damping chamber 81 and a second damping chamber 82 is provided, wherein the second damping chamber 82nd only acts on the inner nozzle needle 12. The second damping chamber 82 is over a Line 83, to which a directed against the inlet to the damping chamber 82 Check valve 84 is inserted, and via line 24 to the rear space 16 of the Pressure booster 5 laid. Parallel to the check valve 84 is another throttle 85th connected, via which a filling of the second damping chamber 82 takes place. In this Embodiment with a separate second damping chamber 82 for the inner Nozzle needle 12 is thus no Raildruckunterstützung necessary. The opening pressure for the inner nozzle needle 12 is adjusted via the check valve 84, so that for example, when reaching an opening rail pressure of 1000 bar the Check valve 84 opens and the inner nozzle needle 12 in response to the pressure in first damping chamber 81 opens. The throttle 85 must be designed so that the Relief of the second damping chamber 82 during injection with rail pressure less than 1000 bar does not lead to an unwanted opening of the inner needle. The inertia the check valve 84 is tuned to the injection duration of the injection valve 6, so that the check valve 84 after falling below the nominal opening pressure long remains open enough to activate the inner nozzle needle 12.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 5 benötigt der zweite Dämpfungsraum 82 ebenfalls keine Raildruckunterstützung. Hierbei ist der zweite Dämpfungsraum 82 an Stelle der Drossel 85 in Figur 4 über ein weiteres Rückschlagventil 86 mit der Leitung 24 verbunden, wobei das weitere Rückschlagventil 86 in entgegengesetzte Richtung zum Rückschlagventil 84 wirkt. Das Rückschlagventil 84 hat hierbei beispielsweise wieder einen Öffnungsdruck von ca. 1000 bar, während das weitere Rückschlagventil 86 einen Öffnungsdruck von beispielsweise nur ca. 100 bar aufweist. Dadurch wird der zweite Dämpfungsraum 82 erst bei einem Raildruck von größer 1000 bar entlastet, aber über das weitere Rückschlagventil 86 schon ab ca. 100 bar wieder befüllt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel muss die Trägheit der Rückschlagventile 84, 86 geeignet abgestimmt sein, wobei das weitere Rückschlagventil 86 ein möglichst schnelles und das Rückschlagventil 84 ein eher träges Schaltverhalten aufweisen sollte.In the embodiment of Figure 5, the second damping chamber 82 also required no rail pressure support. Here, the second damping chamber 82 in place of Throttle 85 in Figure 4 via another check valve 86 with the line 24th connected, wherein the further check valve 86 in the opposite direction to Check valve 84 acts. The check valve 84 in this case, for example, again an opening pressure of about 1000 bar, while the further check valve 86 a Opening pressure of, for example, only about 100 bar. This will be the second Damping chamber 82 relieved only at a rail pressure of greater than 1000 bar, but on the further check valve 86 already filled from about 100 bar again. Also with this Embodiment, the inertia of the check valves 84, 86 suitable Be matched, the further check valve 86 as fast as possible and the Check valve 84 should have a rather sluggish switching behavior.

Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der zweite Dämpfungsraum 82 über das Rückschlagventil 84, wie bei den Ausführungsbeispielen in Figur 4 und 5, mit dem Rückraum 16 der Dämpfungseinrichtung 5 verbunden ist. Hierbei existiert eine zusätzliche Verbindung des zweiten Dämpfungsraums 82 über eine in den Druckraum 15 des Druckverstärkers 5 führende Leitung 87, wobei in die Leitung 87 eine weitere Drossel 88 integriert ist. Damit ist der zweite Dämpfungsraum 82 über die Drossel 88 an Raildruck angekoppelt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine zusätzliche Steuermenge während der Einspritzdauer über die inneren Einspritzdüsen 62 notwendig. Figure 6 shows an embodiment in which the second damping chamber 82 via the Check valve 84, as in the embodiments in Figures 4 and 5, with the Rear space 16 of the damping device 5 is connected. Here exists one additional connection of the second damping chamber 82 via a in the pressure chamber 15th the pressure booster 5 leading line 87, wherein in the line 87 another Throttle 88 is integrated. Thus, the second damping chamber 82 via the throttle 88 on Rail pressure coupled. In this embodiment, there is an additional control amount necessary during the injection period via the inner injection nozzles 62.

Bei allen Ausführungsbeispielen sind die Düsen 61, 62 und die Dämpfungsräume 50, 71, 81, 82 druckbeaufschlagt. Um eine Leckage über die Führung zwischen der inneren Düsennadel 12 und der äußeren Düsennadel 11 zu vermeiden, sind an sich bekannte Maßnahmen zu wählen, wie zum Beispiel doppelter Düsennadelsitz an der äußeren Düsennadel 11 oder es ist eine zusätzliche Leckageabfuhr zwischen den Düsennadeln 11, 12 vorzusehen.In all embodiments, the nozzles 61, 62 and the damping chambers 50, 71, 81, 82 pressurized. To get a leak over the guide between the inner To avoid nozzle needle 12 and the outer nozzle needle 11 are known per se To choose measures, such as double nozzle needle seat on the outside Nozzle needle 11 or there is an additional leakage discharge between the nozzle needles 11, 12 to provide.

Es ist außerdem denkbar, die in den Figuren 1 bis 7 beschriebene Dämpfungseinrichtung 40 für die koaxiale Düsennadel auch ohne Druckverstärker 5 einzusetzen. Dabei ist die in den Hochdruckraum 25 führende Leitung 26 an Raildruck anzuschließen. It is also conceivable, the damping device described in Figures 1 to 7 40 for the coaxial nozzle needle without pressure amplifier 5 use. It is the in the high-pressure chamber 25 leading line 26 to connect rail pressure.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kraftstoffinjektorfuel injector
22: HochdruckspeicherraumHigh-pressure accumulator
55: Druckverstärkerbooster
66: EinspritzventilInjector
88th: Steuerventilcontrol valve
99: Stufenkolbenstepped piston
1111: Äußere DüsennadelOuter nozzle needle
1212: Innere DüsennadelInner nozzle needle
1313: Kombiniertes Rückschlag-/DrosselventilCombined check / throttle valve
1414: System- bzw. RaildruckleitungSystem or rail pressure line
1515: Druckraumpressure chamber
1616: Rückraumbackcourt
1717: Kolbenstangepiston rod
1818: Erster TeilkolbenFirst partial piston
1919: Zweiter TeilkolbenSecond partial piston
2020: Federhalterpenholder
2121: RückstellfederReturn spring
2222: Scheibedisc
2323: Erste LeitungFirst line
2424: Zweite LeitungSecond line
2525: HochdruckraumHigh-pressure chamber
2626: HochdruckleitungHigh-pressure line
2727: Düsenraumnozzle chamber
2929: Schließraumclosing chamber
3131: SchließraumdrosselClosing chamber throttle
3232: Erstes RückschlagventilFirst check valve
3333: Steuerleitungcontrol line
3434: RücklaufleitungReturn line
3535: Niederdruck-RücklaufsystemLow-return system
3636: Weitere DruckflächeFurther printing surface
3737: Dämpfungskolbenseitige StirnflächeDamping piston end face
4040: Dämpfungseinrichtungattenuator
4141: Erster DämpfungskolbenFirst damping piston
4242: Bohrungdrilling
4343: Zweiter DämpfungskolbenSecond damping piston
4444: Druckfedercompression spring
4545: Trennfugeparting line
4646: Strömungskanalflow channel
4747: Düsennadelseitige StirnflächeNozzle needle-side end face
5050: Dämpfungsraumdamping space
5151: Ringförmige StirnflächeRing-shaped end face
5252: Kreisförmige StirnflächeCircular face
5353: Leitungmanagement
5454: Ablaufdrosseloutlet throttle
5555: Befüllungsleitungfill line
5656: Zusätzliches RückschlagventilAdditional check valve
6161: äußere Einspritzdüsen outer injectors
6262: innere Einspritzdüseninner injectors
6363: Druckschulterpressure shoulder
6464: Druckflächeprint area
7070: Steuerkolbenspool
7171: erster Dämpfungsraumfirst damping chamber
7272: Zylinderraumcylinder space
7373: Zweiter DämpfungsraumSecond damping room
7474: Steuerraumcontrol room
7575: Verbindungsleitungconnecting line
7676: Weitere LeitungFurther management
7777: Stirnflächeface
7878: Ringflächering surface
7979: RückstellfederReturn spring
8181: Erster DämpfungsraumFirst damping room
8282: Zweiter Dämpfungsraum/SteuerraumSecond damping room / control room
8383: Leitungmanagement
8484: Rückschlagventilcheck valve
8585: Drosselthrottle
8686: Weiteres RückschlagventilAnother check valve
8787: Leitungmanagement
8888: Weitere DrosselMore throttle
9090: weiteres Schaltventilanother switching valve

Claims

Fuel injection device for internal combustion engines with a fuel injector can be supplied from a high-pressure fuel injector having an injection valve with a combustion chamber zukunftsenden injectors, wherein the injectors an inner nozzle needle and coaxially arranged an outer nozzle needle is assigned, the pressure-dependent controllable release different injection cross sections at the injection nozzles or close wherein each nozzle needle is associated with a respective damping piston, which are movable relative to each other and act on at least one fuel-filled space, and wherein the fuel-filled space via an outlet throttle with a low-pressure return system is connectable, characterized in that the fuel-filled space a damping chamber (50 , 71, 81) for the damping piston (41, 43), that a closing space (29) is provided, to which a pressure acting in the closing direction (37) of the outer Nozzle needle (11) is exposed, that the closing space (29) via a closing space throttle (31) with the low-pressure return system (35) is connectable, and that the outlet throttle (54) has a greater throttle effect than the closing space throttle (31).

Fuel injection device according to claim 1, characterized in that the pressure surface acting in the closing direction (37) between the damping piston (41) for the outer nozzle needle (11) and the nozzle needle (11) is formed and in between the damping piston (41) and the outer Nozzle needle (11) formed parting line (45) has.

Fuel injection device according to claim 1 or 2, characterized in that the outer nozzle needle (11) associated with the damping chamber (50, 71, 81) via a hydraulic connection with the closing space (29) is connectable.

Fuel injection device according to claim 3, characterized in that the hydraulic connection of a between the outer nozzle needle (11) associated with the outer damping piston (41) and the inside of the nozzle needle (12) associated with inner damping piston (43) formed connection (46) and between a nozzle needle-side end faces (47) of the outer damping piston (41) and the closing surface acting in the end face (37) of the outer nozzle needle (11) formed parting line (45) is formed.

Fuel injection device according to claim 1, characterized in that the inner damping piston (43) assigned to the inner nozzle needle (12) has an additional pressure surface (36) acting in the closing space (29) in the closing direction.

Fuel injection device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a common damping chamber (50) is provided for both damping pistons (41, 43).

Fuel injection device according to claim 6, characterized in that parallel to the outlet throttle (54), a check valve (56) is connected, which blocks emptying of the damping chamber (50) and only one filling direction releases.

Fuel injection device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a first damping chamber (71, 81) for acting on the outer nozzle needle (11) outer damping piston (41) and a second damping chamber (71, 82) for the inner Nozzle needle (12) acting inner damping piston (43) are provided.

Fuel injection device according to claim 8, characterized in that the inner damping piston (43) via a control piston (70) acts, which is assigned a control chamber (74) with a raildruckabhängigen relief.

Fuel injection device according to claim 8, characterized in that the second damping chamber (82) via a further outlet throttle (85) and via a parallel thereto switched check valve (84) with the low-pressure return system (35) is connected, wherein the check valve (84) the Filling direction of the second damping chamber (82) blocks and is set with the opening pressure to the opening pressure of the inner nozzle needle (11).

Fuel injection device according to claim 8, characterized in that the second damping chamber (82) via two parallel check valves (84, 86) is connected to the low-pressure return system (35) and that the two check valves (84, 86) lock in the opposite direction, wherein the filling-stopping check valve (84) has an opening pressure for draining the second damping space (82) which is substantially higher than the opening pressure of the drain-blocking check valve (86) and is set to the opening pressure of the inner nozzle needle (11).

Fuel injection device according to Claim 8, characterized in that the second damping chamber (82) is connected to the low-pressure return system (35) via a check valve (84) which blocks the filling, the opening pressure of the check valve (84) being set to the opening pressure of the inner nozzle needle ( 12) is set, and that the second damping chamber (82) via a further throttle (88) can be acted upon by rail pressure.

Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure booster device (5) with a back space (16) is provided, which is connectable to the low-pressure return system (35), and that the damping chamber (50, 71, 81, 82) with the rear space (16) is in communication.