EP1606506A1 - Injection valve comprising a hydraulically actuated needle and hollow needle and method for controlling an injection operation - Google Patents

Injection valve comprising a hydraulically actuated needle and hollow needle and method for controlling an injection operation

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Publication number
EP1606506A1
EP1606506A1 EP04706678A EP04706678A EP1606506A1 EP 1606506 A1 EP1606506 A1 EP 1606506A1 EP 04706678 A EP04706678 A EP 04706678A EP 04706678 A EP04706678 A EP 04706678A EP 1606506 A1 EP1606506 A1 EP 1606506A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
needle
injection
control chamber
hollow
hollow needle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP04706678A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christoph Hamann
Eberhard Kull
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1606506A1 publication Critical patent/EP1606506A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02—Fuel-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
    • F02M45/04—Fuel-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
    • F02M45/08—Injectors peculiar thereto
    • F02M45/086—Having more than one injection-valve controlling discharge orifices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/46—Valves, e.g. injectors, with concentric valve bodies

Definitions

  • Injection valve with hydraulically operated needle and hollow needle and method for controlling an injection
  • the invention relates to an injection valve with a valve body with a needle and a hollow needle and a method for controlling an injection.
  • a register nozzle with a hollow needle is known from DE 4 115 457.
  • the register nozzle has a hollow needle in which a needle is guided.
  • the tip of the hollow needle is assigned to a first sealing seat and the tip of the needle to a second sealing seat.
  • the hollow needle is flexible in one
  • the needle is movably guided in the hollow needle.
  • the hollow needle and the needle are prestressed in the direction of the associated sealing seats by means of various spring elements.
  • One end region of the hollow needle is arranged in a fuel chamber and has pressure surfaces which cause the hollow needle to be lifted off the sealing seat when fuel pressure is present.
  • the fuel chamber can be connected to a fuel umpe via a line. In the closed state, the fuel chamber is filled by a series of first injection holes via the hollow needle and by a row via the valve needle
  • the valve needle protrudes beyond an end portion of the hollow needle and has one annular circumferential stop, the diameter of which is larger than the diameter of the cylinder bore of the hollow needle in which the needle is guided. If fuel is now pumped into the fuel chamber via the supply line, the fuel pressure lifts the hollow needle from the first sealing seat. As a result, a first injection is delivered via the first injection holes. If the fuel pressure drops again, the hollow needle is pressed onto the first sealing seat by the associated spring element. If, however, a very high fuel pressure is generated in the fuel chamber, the hollow needle is lifted from the first sealing seat by more than a fixed stroke and comes to rest on the stop ring of the needle and additionally lifts the needle from the assigned second sealing seat. There is therefore a hydraulic connection between the fuel chamber and the first and second injection holes. Thus, given in this posi- tion ⁇ over both rows of injection holes fuel in an associated combustion chamber.
  • An injection valve with an injection needle and a displaceable hollow needle is known from DE 2 710 138.
  • the injection needle and the hollow needle are preloaded on assigned sealing seats via assigned spring elements.
  • the hollow needle is guided axially displaceably in a fuel chamber and the injection needle in the hollow needle.
  • the hollow needle has a pressure surface which is arranged in the injection space and, at a high fuel pressure, leads to the hollow needle being lifted off the associated sealing seat.
  • the hollow needle has a bore that connects the fuel chamber with a second fuel chamber that is formed between the hollow needle and the injection needle.
  • the injection needle has second pressure surfaces which are arranged in the second fuel space and, at a fixed fuel pressure, cause the injection needle to lift off the associated sealing seat.
  • the object of the invention is to provide an improved hydraulically operated injection valve.
  • An advantage of the method and device mentioned below is that both the needle and the hollow needle are essentially only moved by means of hydraulic pressures.
  • This offers the advantage that the injection valve can also be used for fuel storage systems (common rail).
  • either only the hollow needle or the hollow needle and the needle are lifted from the associated sealing seat or seats, so that injection takes place either only through one or a second injection hole.
  • a main injection quantity can be injected via the first and the second injection hole in the shortest possible time. If the hollow needle is now pressed onto the sealing seat again, the injection stops abruptly via both the first and the second injection hole.
  • the injection valve is a slow increase in Injection quantity for the pre-injection and on the other hand an abrupt termination of the injection possible.
  • the injection holes are connected to an injection channel, a first sealing seat for the hollow needle being arranged between the fuel chamber and the first injection hole around the injection channel, and a second sealing seat for the needle being arranged between the first injection hole and the second injection hole around the injection channel.
  • a safe and reliable sealing of the sealing seats is made possible by the opening of the injection holes in the injection channel between the sealing seats.
  • the contours of the injection holes and their curves are not worn out by the opening of the hollow needle or the needle on the corresponding sealing seat.
  • the shape of the injection holes is kept unchanged even after a long period of operation.
  • one end of the hollow needle is connected to a hollow piston which is sealingly guided in the valve body.
  • the hollow piston delimits a first control chamber.
  • the needle is guided beyond the hollow piston to a piston which delimits the first control chamber on the one hand and a second control chamber on the other.
  • the first control chamber is connected to a feed line via an inlet throttle.
  • the first control chamber and the second control chamber are connected to one another via a second feed line.
  • the second control chamber is connected to an outlet via a valve.
  • the piston on the second surface which is assigned to the first control chamber, has an increased surface as a stroke stop for the stroke flare up. This prevents the hollow piston from sticking to the piston when the hollow piston is in contact with the piston or the flow from the feed line to the second control chamber being considerably reduced.
  • the stroke stop ensures that even when the hollow piston rests on the piston, a sufficiently large connection cross section remains in the first control chamber to guide fuel from the supply line to the second control chamber.
  • a pressure surface is kept free on the hollow piston against which fuel pressure is present. This enables the hollow needle to be closed quickly by closing the valve and by the abrupt increase in pressure in the first control chamber caused thereby.
  • the method has the advantage that an injection valve with a needle and a hollow needle is actuated by the application of different pressures.
  • a single valve is used to act on the hollow needle and the needle, which controls a sequence that is connected to a second control chamber and via a second feed line to a first control chamber.
  • the second control chamber is delimited by the piston of the needle and the first control chamber by both the piston of the needle and the hollow piston of the hollow needle.
  • This embodiment can be carried out by simply actuating a single valve, a graduated injection via a first or a first and a second injection hole with the aid of the hollow needle and the needle.
  • the figure shows a schematic representation of a cross section through an injection valve 1.
  • the injection valve 1 has a valve body 2 and a nozzle body 3.
  • the nozzle body 3 is held on the valve body 2 via a clamping nut.
  • the valve body 2 has a housing bore 4, which is cylindrical.
  • the housing bore 4 merges into a fuel chamber 6 of the nozzle body 3 via a guide bore 5.
  • the fuel chamber 6 is essentially cylindrical and has an injection channel 7 in the form of a conical bore in a nozzle tip 8.
  • an outlet throttle 9 is arranged in the valve body 2, which connects an outlet channel 10 to the central bore 4.
  • a valve 11 is arranged between the outlet throttle 9 and the outlet channel 10.
  • the valve 11 has a closing member 12 which is assigned to a sealing seat 13 which is formed at the outlet of the outlet throttle 9.
  • the closing member 12 is connected to an actuator 14, which is designed, for example, in the form of a piezoelectric actuator and, depending on the energization of the piezoelectric actuator, lifts the closing member 12 from the sealing seat 13 or presses it onto the sealing seat 13.
  • a first sealing seat 15 is introduced into the conical bore of the injection channel 7 and is essentially designed as a conical annular surface. Furthermore, a second sealing seat 16 is made deeper in the injection channel 7 and is also designed as a conical ring surface. The second sealing seat 16 is arranged between the first sealing seat 15 and the end of the injection channel 7. First injection holes 17 are arranged in the nozzle tip between the first and the second sealing seats 15, 16. Furthermore, second injection holes 18 are formed between the second sealing seat 16 and the end of the injection channel 7 in the nozzle tip 8.
  • a hollow needle 19 is arranged in the valve body 2, the tip of which has a first sealing surface 20 that corresponds to the first
  • the hollow needle 19 has a conical pressure surface 33 which is arranged in the fuel chamber 6.
  • the pressure surface 33 causes the pressure in the fuel chamber 6 to attempt to lift the hollow needle 19 up from the first sealing seat 15.
  • the hollow needle 19 extends going from the nozzle tip 8 through the guide bore 5 into the housing bore 4, in which the hollow needle 19 merges into a hollow piston 21.
  • the outer diameter of the hollow needle 19 is smaller than the outer diameter of the hollow piston 21.
  • the hollow piston 21 is essentially of a hollow cylindrical shape and is guided in the bore 4 in a sealing manner.
  • the hollow needle 19 is guided in the guide bore 5 in a sealing manner and seals the fuel chamber 6 from a leakage chamber 22 which is formed between the guide bore 5 and the hollow piston 21 in the lower region of the housing bore 4.
  • the leakage space 22 is connected to a fuel collection space via a leakage bore 23.
  • the hollow piston 21 seals the leakage chamber 22 from a first control chamber 24, which is formed in a central region of the housing bore 4.
  • the first control chamber 24 is delimited at the top by a piston 25, which is also sealingly guided in the housing bore 4 above the hollow piston 21.
  • the piston 25 is attached to an upper end of a needle 26. Starting from the piston 25, the needle 26 is guided through the first control chamber 24, through the bore of the hollow piston 21 to the second sealing seat 16.
  • the needle 26 is sealingly and axially movable in the hollow needle 19.
  • a second sealing surface 27, which is assigned to the second sealing seat 16, is formed at the tip of the needle 26.
  • a second control chamber 28 is formed in the housing bore 4 and is connected to the discharge throttle 9.
  • the first and the second control chamber 24, 28 are connected to one another via a line 29 which is formed in the valve body 2.
  • the actuator 14 is fastened in the upper region of the valve body 2 with an upper end. By deflecting or shortening the actuator 14, the closing member 12 is lifted off the sealing seat 13 or pressed onto the sealing seat 13.
  • a fuel hole 30 is introduced into the valve body 2, which bores via a first feed line 31 to the first control chamber 24 and is connected to the fuel chamber 6 via a second feed line 32.
  • the fuel bore 30 is used to connect to a high-pressure accumulator, which holds fuel 'at a high but variable pressure.
  • the outlet throttle 9 is opened. Consequently, fuel flows out of the second control chamber 28 via the outlet throttle 9 to the outlet duct 10.
  • the drain channel 10 is connected to a collecting space. The fuel, which is located in the collecting space, is fed to a high-pressure pump, which compresses the fuel and pumps it into the fuel storage. Since the second control chamber 28 is connected to the first control chamber 24 via the line 29, the fuel pressure in the first also drops
  • Control chamber 24 The cross section of the outlet throttle 9 is larger than the cross section of the first feed line 31, which represents an inlet throttle. Thus, less fuel flows through the first supply line 31 into the first control chamber 24 than through the outlet throttle 9.
  • the hollow needle 19 is directed towards the first via the pressure in the first control chamber 24, which acts on a pressure surface of the hollow piston 21 Prestressed sealing seat 15. Since the pressure surface of the hollow piston 21, which adjoins the first control chamber 24, is larger than the pressure surface 33, the hollow needle 19 is prestressed on the first sealing seat 15 when the valve 11 is closed. However, if the pressure in the first control chamber 24 now drops due to the opening of the valve 11, the pressure in the fuel chamber 6 remaining unchanged, the hollow needle 19 is lifted from the first sealing seat 15 via the pressure on the pressure surface 33. As a result, fuel flows from the fuel chamber 6 past the first sealing seat 15 into the first injection holes 17. A pre-injection is thus triggered.
  • the needle 26 remains biased on the second sealing seat, since the pressure in the first and second control chambers 24, 28 is approximately the same and a first area of the piston 25, which adjoins the second control chamber 28, is larger than a second area of the piston 25 that is adjacent to the first control room 24.
  • the pressure in the first control chamber 24 tries to lift the needle 26 from the second sealing seat 16.
  • the pressure in the second control chamber 28 tries to press the needle 26 onto the second sealing seat 16. Since the first area is larger than the second area, the needle 26 is pressed onto the second sealing seat 16 at approximately the same pressure in the first and in the second control chamber 24, 28. There is therefore no hydraulic connection between the fuel chamber 6 and the second injection holes 18. Sufficient fuel is supplied via the second feed line 32 so that the pressure in the fuel chamber 6 hardly drops during an injection process.
  • the reciprocating piston 21 is moved upward in this switching position until the reciprocating piston 21 comes to rest against a stroke stop 34 of the second surface of the piston 25. If this is to be prevented, the valve 11 must be closed again in good time, so that the pressure in the first control chamber 24 rises and the hollow needle 19 and the hollow piston 21 are moved downward again in the direction of the first sealing seat 15. However, if a main injection is to be triggered via the second injection holes 18 after the pre-injection, the valve 11 remains open longer until the hollow piston 21 comes into contact with the stroke stop 34 of the piston 25 and pushes the piston 25 upwards. As a result, the needle 26 is lifted off the second sealing seat 16. As a result, there is then a hydraulic connection between the fuel chamber 6 and the second injection holes 18. Fuel is thus emitted from the injection valve 1 into a corresponding combustion chamber via both the first and the second injection holes 17, 18.
  • valve 11 is closed by a corresponding energization of the actuator 14.
  • the pressure in the first and in the second control chamber 24, 28 then increases.
  • the needle 26 is approximately pressure-equalized with the piston 25, so that there is almost no movement of the needle 26.
  • a greater pressure acts on the hollow piston 21 and the hollow needle 19 in the direction of the first sealing seat 15.
  • the hollow piston 21 and the hollow needle 19 are pressed downward in the direction of the first sealing seat 15.
  • the hydraulic connection between the fuel chamber 6 and the first and the second injection holes 17, 18 is interrupted.
  • the hollow needle 19 with the first sealing surface 20 is now seated on the first sealing seat 15, the pressure acting on the tip of the needle 26 drops, so that the needle 26 also has the second sealing surface 27 due to the pressure in the second control chamber 28 the second sealing seat 16 is pressed. In this way, the injection is quickly ended both via the first and the second injection holes 17, 18.
  • the first and the second control chamber 24, 28 are connected to an outlet channel 10 by means of two independently operable valves with corresponding two outlet throttles.
  • both the first control chamber 24 and the second control chamber 28 are connected to the fuel bore 30 via corresponding feed lines, ie inlet throttles.
  • a corresponding control 'of the pressures in the first and in the second control chamber 24, 28 can be achieved that the functionality described above is obtained.
  • the valves are switched accordingly to set the different pressures in the first and second control spaces 24, 28.
  • no line 29 is arranged between the first and the second control chamber 24, 28.

Abstract

The invention relates to a method for controlling an injection operation and an injection valve comprising a hollow needle and a needle that is guided in the latter, said needles being allocated to two different seal seats in a nozzle body. The hollow needle and the needle lead to the seal seats via a fuel chamber. The fuel chamber is connected to a fuel accumulator by means of a fuel bore. First injection orifices are located between the first and second seal seat in the nozzle body and second injection orifices are located downstream of the second seal seat in the direction of flow. The upper end of the hollow needle is connected to a hollow cylinder, which seals and delimits a first control chamber. The latter is likewise delimited by a piston that is connected to the end of the needle. In addition, the piston delimits a second control chamber, which can be connected to a delivery channel via a delivery throttle and a controllable valve. The first and second control chambers are interconnected by a conduit.

Description

Beschreibungdescription
Einspritzventil mit hydraulisch betätigter Nadel und Hohlnadel und Verfahren zum Steuern einer EinspritzungInjection valve with hydraulically operated needle and hollow needle and method for controlling an injection
Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil mit einem Ventil- körper mit einer Nadel und einer Hohlnadel und ein Verfahren zum Steuern einer Einspritzung.The invention relates to an injection valve with a valve body with a needle and a hollow needle and a method for controlling an injection.
Bei modernen Einspritzanlagen, insbesondere bei modernen Dieseleinspritzanlagen ist es wünschenswert, wenn eine möglichst kleine Voreinspritzmenge reproduzierbar eingespritzt werden kann und zudem eine Haupteinspritzmenge innerhalb einer möglichst kurzen Zeitspanne eingespritzt werden kann.In modern injection systems, particularly in modern diesel injection systems, it is desirable if the smallest possible pre-injection quantity can be reproducibly injected and also a main injection quantity can be injected within the shortest possible period of time.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Ausführungsformen von Einspritzventilen bekannt, bei denen eine zweigeteilte Einspritzung von Kraftstoff in Form einer Voreinspritzmenge und einer Haupteinspritzmenge möglich ist.Various embodiments of injection valves are known from the prior art, in which a two-part injection of fuel in the form of a pre-injection quantity and a main injection quantity is possible.
Beispielsweise ist aus DE 4 115 457 eine Registerdüse mit Hohlnadel bekannt. Die Registerdüse weist eine Hohlnadel auf, in der eine Nadel geführt ist. Die Spitze der Hohlnadel ist einem ersten Dichtsitz und die Spitze der Nadel einem zweiten Dichtsitz zugeordnet. Die-Hohlnadel ist beweglich in einemFor example, a register nozzle with a hollow needle is known from DE 4 115 457. The register nozzle has a hollow needle in which a needle is guided. The tip of the hollow needle is assigned to a first sealing seat and the tip of the needle to a second sealing seat. The hollow needle is flexible in one
Düsenkörper geführt. Die Nadel ist beweglich in der Hohlnadel geführt. Die Hohlnadel und die Nadel werden über verschiedene Federelemente in Richtung auf die zugeordneten Dichtsitze vorgespannt. Ein Endbereich der Hohlnadel ist in einem Kraft- stoffräum angeordnet und weist Druckflächen auf, die ein Abheben der Hohlnadel vom Dichtsitz bei anliegendem Kraftstoffdruck bewirken. Der Kraftstoffräum ist über eine Leitung mit einer Kraftstoff umpe verbindbar. Im geschlossenen Zustand wird der Kraftstoffraum über die Hohlnadel von einer Reihe erster Einspritzlöcher und über die Ventilnadel von einerNozzle body guided. The needle is movably guided in the hollow needle. The hollow needle and the needle are prestressed in the direction of the associated sealing seats by means of various spring elements. One end region of the hollow needle is arranged in a fuel chamber and has pressure surfaces which cause the hollow needle to be lifted off the sealing seat when fuel pressure is present. The fuel chamber can be connected to a fuel umpe via a line. In the closed state, the fuel chamber is filled by a series of first injection holes via the hollow needle and by a row via the valve needle
Reihe zweiter Einspritzlöcher getrennt. Die Ventilnadel ragt über einen Endabschnitt der Hohlnadel hinaus und weist einen ringförmig umlaufenden Anschlag auf, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Zylinderbohrung der Hohlnadel, in der die Nadel geführt ist. Wird nun über die Zuleitung Kraftstoff ■ mit hohem Druck in den Kraftstoffräum ge- pumpt, so hebt der Kraftstoffdruck die Hohlnadel von dem ersten Dichtsitz ab. Dadurch wird eine erste Einspritzung über die ersten Einspritzlöcher abgegeben. Sinkt der Kraftstoff- druck wieder, so wird die Hohlnadel durch das zugeordnete Federelement wieder auf den ersten Dichtsitz gedrückt. Wird je- doch ein sehr hoher Kraftstoffdruck im Kraftstoffraum erzeugt, so wird die Hohlnadel mehr als einen festgelegten Hub vom ersten Dichtsitz abgehoben und gelangt an dem Anschlag- ring der Nadel zur Anlage und hebt die Nadel vom zugeordneten zweiten Dichtsitz zusätzlich ab. Damit besteht eine hydrauli- sehe Verbindung zwischen dem Kraftstoffräum und den ersten und den zweiten Einspritzlöchern. Somit wird in dieser Posi- ■ tion über beide Reihen von Einspritzlöchern Kraftstoff in einen zugeordneten Brennraum abgegeben.Row of second injection holes separated. The valve needle protrudes beyond an end portion of the hollow needle and has one annular circumferential stop, the diameter of which is larger than the diameter of the cylinder bore of the hollow needle in which the needle is guided. If fuel is now pumped into the fuel chamber via the supply line, the fuel pressure lifts the hollow needle from the first sealing seat. As a result, a first injection is delivered via the first injection holes. If the fuel pressure drops again, the hollow needle is pressed onto the first sealing seat by the associated spring element. If, however, a very high fuel pressure is generated in the fuel chamber, the hollow needle is lifted from the first sealing seat by more than a fixed stroke and comes to rest on the stop ring of the needle and additionally lifts the needle from the assigned second sealing seat. There is therefore a hydraulic connection between the fuel chamber and the first and second injection holes. Thus, given in this posi- tion ■ over both rows of injection holes fuel in an associated combustion chamber.
Aus DE 2 710 138 ist ein Einspritzventil mit einer Einspritz- nadel und einer verschiebbaren Hohlnadel bekannt. Die Einspritznadel und die Hohlnadel werden über zugeordnete Federelemente auf zugeordnete Dichtsitze vorgespannt. Die Hohlnadel ist in einem Kraftstoffraum und die Einspritznadel in der Hohlnadel axial verschiebbar geführt. Die Hohlnadel weist ei- ne Druckfläche auf, die im Einspritzraum angeordnet ist und bei einem hohen Kraftstoffdruck zu einem Abheben der Hohlnadel von dem zugeordneten Dichtsitz führt. Die Hohlnadel weist eine Bohrung auf, die den Kraftstoffräum mit einem zweiten Kraftstoffräum verbindet, der zwischen der Hohlnadel und der Einspritznadel ausgebildet ist. Die Einspritznadel weist zweite Druckflächen auf, die- im zweiten Kraftstoffräum angeordnet sind und bei einem festgelegten Kraftstoffdruck dazu führen, dass die Einspritznadel von dem zugeordneten Dichtsitz abhebt. Wird nun über eine Zuleitung Kraftstoff zu dem Kraftstoffräum und über die Bohrung zu dem zweiten Kraft- stoffräum geführt, so hebt zunächst bei einem geringen Kraft- stoffdruck die Düsennadel von dem zugeordneten Dichtsitz ab. Dadurch wird eine hydraulische Verbindung zwischen dem zweiten Kraftstoffräum und einem ersten Einspritzloch geöffnet. Somit wird Kraftstoff über das erste Einspritzloch in einen zugeordneten Brennraum abgegeben. Wird nun der Kraftstoff- druck weiter erhöht, so wird auch die Hohlnadel von dem zugeordneten Dichtsitz abgehoben, so dass zusätzlich zum ersten Einspritzloch über das zweite Einspritzloch Kraftstoff von dem Einspritzventil abgegeben wird.An injection valve with an injection needle and a displaceable hollow needle is known from DE 2 710 138. The injection needle and the hollow needle are preloaded on assigned sealing seats via assigned spring elements. The hollow needle is guided axially displaceably in a fuel chamber and the injection needle in the hollow needle. The hollow needle has a pressure surface which is arranged in the injection space and, at a high fuel pressure, leads to the hollow needle being lifted off the associated sealing seat. The hollow needle has a bore that connects the fuel chamber with a second fuel chamber that is formed between the hollow needle and the injection needle. The injection needle has second pressure surfaces which are arranged in the second fuel space and, at a fixed fuel pressure, cause the injection needle to lift off the associated sealing seat. If fuel is now led to the fuel chamber via a supply line and to the second fuel chamber via the bore, then at a low fabric pressure the nozzle needle from the associated sealing seat. This opens a hydraulic connection between the second fuel chamber and a first injection hole. Fuel is thus emitted into an assigned combustion chamber via the first injection hole. If the fuel pressure is now increased further, the hollow needle is also lifted off the associated sealing seat, so that in addition to the first injection hole, fuel is emitted from the injection valve via the second injection hole.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes hydraulisch betätigtes Einspritzventil bereitzustellen.The object of the invention is to provide an improved hydraulically operated injection valve.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Einspritzventil gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.The object of the invention is achieved by the injection valve according to the features of the independent claims.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Ein Vorteil des unten genannten Verfahrens und Vorrichtung besteht darin, dass sowohl die Nadel als auch die Hohlnadel im Wesentlichen nur über hydraulische Drücke bewegt werden. Dies bietet den Vorteil, dass das Einspritzventil auch für KraftstoffSpeichersysteme (Common Rail) eingesetzt werden kann. In Abhängigkeit von der Drucksteuerung in der ersten und in der zweiten Steuerkammer werden entweder nur die Hohlnadel oder die Hohlnadel und die Nadel von dem bzw. den zugeordneten Dichtsitzen abgehoben, so dass eine Einspritzung entweder nur über ein oder ein zweites Einspritzloch erfolgt. Auf diese Weise kann eine möglichst kleine Voreinspritzmenge über das erste Einspritzloch reproduzierbar abgegeben werden. Zudem kann eine Haupteinspritzmenge über das erste und das zweite Einspritzloch in möglichst kurzer Zeitspanne einge- spritzt werden. Wird nun die Hohlnadel wieder auf den Dichtsitz gedrückt, so bricht die Einspritzung sowohl über das erste als auch über das zweite Einspritzloch abrupt ab. Mit dem Einspritzventil ist- zum einen ein langsamer Anstieg der Einspritzmenge für die Voreinspritzung und zum anderen eine abrupte Beendigung der Einspritzung möglich.An advantage of the method and device mentioned below is that both the needle and the hollow needle are essentially only moved by means of hydraulic pressures. This offers the advantage that the injection valve can also be used for fuel storage systems (common rail). Depending on the pressure control in the first and in the second control chamber, either only the hollow needle or the hollow needle and the needle are lifted from the associated sealing seat or seats, so that injection takes place either only through one or a second injection hole. In this way, the smallest possible pre-injection quantity can be reproducibly delivered via the first injection hole. In addition, a main injection quantity can be injected via the first and the second injection hole in the shortest possible time. If the hollow needle is now pressed onto the sealing seat again, the injection stops abruptly via both the first and the second injection hole. On the one hand, the injection valve is a slow increase in Injection quantity for the pre-injection and on the other hand an abrupt termination of the injection possible.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Einspritzlöcher an einen Einspritzkanal angeschlossen, wobei zwischen dem Kraftstoffraum und dem ersten Einspritzloch um den Einspritzkanal ein erster Dichtsitz für die Hohlnadel und zwischen dem ersten Einspritzloch und dem zweiten Einspritzloch um den Einspritzkanal ein zweiter Dichtsitz für die Nadel angeordnet sind. Durch die Einmündung der Ξinspritzlöcher in den Ein- spritzkanal zwischen den Dichtsitzen wird eine sichere und zuverlässige Abdichtung der Dichtsitze ermöglicht. Weiterhin werden die Konturen der Einspritzlöcher und deren Rundungen nicht durch das Aufschlagen der Hohlnadel bzw. der Nadel auf den entsprechenden Dichtsitz abgenutzt. Somit wird die Form der Einspritzlöcher auch bei einer langen Betriebsdauer unverändert beibehalten.In a preferred embodiment, the injection holes are connected to an injection channel, a first sealing seat for the hollow needle being arranged between the fuel chamber and the first injection hole around the injection channel, and a second sealing seat for the needle being arranged between the first injection hole and the second injection hole around the injection channel. A safe and reliable sealing of the sealing seats is made possible by the opening of the injection holes in the injection channel between the sealing seats. Furthermore, the contours of the injection holes and their curves are not worn out by the opening of the hollow needle or the needle on the corresponding sealing seat. Thus, the shape of the injection holes is kept unchanged even after a long period of operation.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein Ende der Hohlnadel mit einem Hohlkolben verbunden, der dichtend im Ventilkörper geführt ist. Der Hohlkolben begrenzt eine erste Steuerkammer. Die Nadel ist über den Hohlkolben hinaus bis zu einem Kolben geführt, der zum einen die erste Steuerkammer und zum anderen eine zweite Steuerkammer begrenzt. Die erste Steuerkammer ist über eine Zulaufdrossel mit einer Zuleitung verbunden. Die erste Steuerkammer und die zweite Steuerkammer sind über eine zweite Zuleitung miteinander verbunden. Die zweite Steuerkammer ist über ein Ventil an einen Ablauf angeschlossen. Mit Hilfe dieser Ausführungsform können die Hohlnadel und die Nadel hydraulisch über ein einziges Ventil gesteuert werden. Somit stellt diese Ausführungsform eine ein- fache und kostengünstige Realisierung der gewünschten Funktionalität dar.In a further preferred embodiment, one end of the hollow needle is connected to a hollow piston which is sealingly guided in the valve body. The hollow piston delimits a first control chamber. The needle is guided beyond the hollow piston to a piston which delimits the first control chamber on the one hand and a second control chamber on the other. The first control chamber is connected to a feed line via an inlet throttle. The first control chamber and the second control chamber are connected to one another via a second feed line. The second control chamber is connected to an outlet via a valve. With the aid of this embodiment, the hollow needle and the needle can be controlled hydraulically via a single valve. This embodiment thus represents a simple and inexpensive implementation of the desired functionality.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Kolben auf der zweiten Fläche, die der ersten Steuerkammer zugeordnet ist, eine erhöhte Fläche als Hubanschlag für den Hub- kolben auf. Auf diese Weise wird vermieden, dass bei Anlage des Hohlkolbens an dem Kolben der Hohlkolben am Kolben kleben bleibt oder der Durchfluss von der Zuleitung zur zweiten Steuerkammer erheblich reduziert wird. Durch den Hubanschlag ist gewährleistet, dass auch bei Anlage des Hohlkolbens am Kolben ein ausreichend großer Verbindungsquerschnitt in der ersten Steuerka mer verbleibt, um Kraftstoff von der Zuleitung zur zweiten Steuerkammer zu führen. Zudem wird auch bei Anlage des Hohlkolbens am Hubkolben eine Druckfläche am Hohl- kolben freigehalten, an der Kraftstoffdruck anliegt. Damit ist ein schnelles Schließen der Hohlnadel durch ein Schließen des Ventils und durch die dadurch bewirkte abrupte Druckerhöhung in der ersten Steuerkammer möglich.In a further preferred embodiment, the piston on the second surface, which is assigned to the first control chamber, has an increased surface as a stroke stop for the stroke flare up. This prevents the hollow piston from sticking to the piston when the hollow piston is in contact with the piston or the flow from the feed line to the second control chamber being considerably reduced. The stroke stop ensures that even when the hollow piston rests on the piston, a sufficiently large connection cross section remains in the first control chamber to guide fuel from the supply line to the second control chamber. In addition, even when the hollow piston is in contact with the reciprocating piston, a pressure surface is kept free on the hollow piston against which fuel pressure is present. This enables the hollow needle to be closed quickly by closing the valve and by the abrupt increase in pressure in the first control chamber caused thereby.
Das Verfahren weist den Vorteil auf, dass ein Einspritzventil mit einer Nadel und einer Hohlnadel durch die Beaufschlagung mit unterschiedlichen Drücken betätigt wird. Vorzugsweise wird zur Beaufschlagung der Hohlnadel und der Nadel ein einziges Ventil verwendet, das einen Ablauf steuert, der mit einer zweiten Steuerkammer und über eine zweite Zuleitung mit- einer ersten Steuerkammer in Verbindung steht. Die zweite Steuerkammer wird von dem Kolben der Nadel und die erste Steuerkammer sowohl von dem Kolben der Nadel als auch von dem Hohlkolben der Hohlnadel begrenzt. Diese Ausführungsform kann durch eine einfache Betätigung eines einzigen Ventils eine abgestufte Einspritzung über ein erstes bzw. ein erstes und ein zweites Einspritzloch mit Hilfe der Hohlnadel und der Nadel ausgeführt werden.The method has the advantage that an injection valve with a needle and a hollow needle is actuated by the application of different pressures. Preferably, a single valve is used to act on the hollow needle and the needle, which controls a sequence that is connected to a second control chamber and via a second feed line to a first control chamber. The second control chamber is delimited by the piston of the needle and the first control chamber by both the piston of the needle and the hollow piston of the hollow needle. This embodiment can be carried out by simply actuating a single valve, a graduated injection via a first or a first and a second injection hole with the aid of the hollow needle and the needle.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figur näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the figure.
Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnittes durch ein Einspritzventil 1. Das Einspritzventil 1 weist einen Ventilkörper 2 und einen Düsenkörper 3 auf. Der Düsenkörper 3 ist über eine Spannmutter am Ventilkörper 2 gehaltert. Der Ventilkörper 2 weist eine Gehäusebohrung 4 auf, die zylinderförmig ausgebildet ist. Die Gehäusebohrung 4 geht über eine Führungsbohrung 5 in einen Kraftstoffraum 6 des Düsenkörpers 3 über. Der Kraftstoffräum 6 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und weist einen Einspritzkanal 7 in Form einer konischen Bohrung in einer Düsenspitze 8 auf. Gegenüberliegend zum Kraftstoffraum 6 ist im Ventilkörper 2 eine Ablaufdrossel 9 angeordnet, die einen Ablaufkanal 10 mit der mittleren Bohrung 4 verbindet. Zwischen der Ablaufdrossel 9 und dem Ablaufkanal 10 ist ein Ventil 11 angeordnet. Das Ventil 11 weist ein Schließglied 12 auf, das einem Dichtsitz 13 zugeordnet ist, der am Ausgang der Ablaufdrossel 9 ausgebildet ist. Das Schließglied 12 ist mit einem Aktor 14 verbunden, der beispielsweise in Form eines piezoelektrischen Aktors ausgebildet ist und je nach Bestromung des piezoelekt- rischen Aktors das Schließglied 12 vom Dichtsitz 13 abhebt o- der auf den Dichtsitz 13 drückt.The figure shows a schematic representation of a cross section through an injection valve 1. The injection valve 1 has a valve body 2 and a nozzle body 3. The nozzle body 3 is held on the valve body 2 via a clamping nut. The valve body 2 has a housing bore 4, which is cylindrical. The housing bore 4 merges into a fuel chamber 6 of the nozzle body 3 via a guide bore 5. The fuel chamber 6 is essentially cylindrical and has an injection channel 7 in the form of a conical bore in a nozzle tip 8. Opposed to the fuel chamber 6, an outlet throttle 9 is arranged in the valve body 2, which connects an outlet channel 10 to the central bore 4. A valve 11 is arranged between the outlet throttle 9 and the outlet channel 10. The valve 11 has a closing member 12 which is assigned to a sealing seat 13 which is formed at the outlet of the outlet throttle 9. The closing member 12 is connected to an actuator 14, which is designed, for example, in the form of a piezoelectric actuator and, depending on the energization of the piezoelectric actuator, lifts the closing member 12 from the sealing seat 13 or presses it onto the sealing seat 13.
In die konische Bohrung des Einspritzkanals 7 ist ein erster Dichtsitz 15 eingebracht, der im Wesentlichen als konische Ringfläche ausgebildet ist. Weiterhin ist tiefer in dem Ein- spritzkanal 7 ein zweiter Dichtsitz 16 in die konische Bohrung eingebracht, der ebenfalls als konische Ringfläche ausgebildet ist. Der zweite Dichtsitz 16 ist zwischen dem ersten Dichtsitz 15 und dem Ende des Einspritzkanals 7 angeordnet. Zwischen dem ersten und dem zweiten Di-chtsitz 15, 16 sind erste Einspritzlöcher 17 in der Düsenspitze angeordnet. Weiterhin sind zweite Einspritzlöcher 18 zwischen dem zweiten Dichtsitz 16 und dem Ende des Einspritzkanals 7 in der Düsenspitze 8 ausgebildet.A first sealing seat 15 is introduced into the conical bore of the injection channel 7 and is essentially designed as a conical annular surface. Furthermore, a second sealing seat 16 is made deeper in the injection channel 7 and is also designed as a conical ring surface. The second sealing seat 16 is arranged between the first sealing seat 15 and the end of the injection channel 7. First injection holes 17 are arranged in the nozzle tip between the first and the second sealing seats 15, 16. Furthermore, second injection holes 18 are formed between the second sealing seat 16 and the end of the injection channel 7 in the nozzle tip 8.
Es ist eine Hohlnadel 19 im Ventilkörper 2 angeordnet, deren Spitze eine erste Dichtfläche 20 aufweist, die dem erstenA hollow needle 19 is arranged in the valve body 2, the tip of which has a first sealing surface 20 that corresponds to the first
Dichtsitz 15 zugeordnet ist. Die Hohlnadel 19 weist eine konische Druckfläche 33 auf, die im Kraftstoffräum 6 angeordnet ist. Die Druckfläche 33 bewirkt, dass der Druck im Kraftstoffräum 6 versucht, die Hohlnadel 19 vom ersten Dichtsitz 15 nach oben abzuheben. Die Hohlnadel 19 erstreckt sich aus- gehend von der Düsenspitze 8 durch die Führungsbohrung 5 bis in die Gehäusebohrung 4, in der die Hohlnadel 19 in einen Hohlkolben 21 übergeht. Der Außendurchmesser der Hohlnadel 19 ist kleiner als der Außendurchmesser des Hohlkolbens 21. Der Hohlkolben 21 ist im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet und dichtend in der Bohrung 4 geführt. Die Hohlnadel 19 ist in der Führungsbohrung 5 dichtend geführt und dichtet den Kraftstoffraum 6 gegenüber einem Leckageraum 22 ab, der zwischen der Führungsbohrung 5 und dem Hohlkolben 21 im unte- ren Bereich der Gehäusebohrung 4 ausgebildet ist. Der Leckageraum 22 steht über eine Leckagebohrung 23 mit einem Kraftstoffsammelraum in Verbindung. Der Hohlkolben 21 dichtet den Leckageraum 22 gegenüber einem ersten Steuerraum 24 ab, der in einem mittleren Bereich der Gehäusebohrung 4 ausgebildet ist. Der erste Steuerraum 24 wird nach oben von einem Kolben 25 begrenzt, der ebenfalls dichtend in der Gehäusebohrung 4 oberhalb des Hohlkolbens 21 geführt ist. Der Kolben 25 ist an ein oberes Ende einer Nadel 26 befestigt. Die Nadel 26 ist ausgehend vom Kolben 25 durch den ersten Steuerraum 24, durch die Bohrung des Hohlkolbens 21 bis zu dem zweiten Dichtsitz 16 geführt. Die Nadel 26 ist dichtend und axial beweglich in der Hohlnadel 19 geführt. An der Spitze der Nadel 26 ist eine zweite Dichtfläche 27 ausgebildet, die dem zweiten Dichtsitz 16 zugeordnet ist. Oberhalb des Kolbens 25 ist in der Gehäu- sebohrung 4 ein zweiter Steuerraum 28 ausgebildet, der an die Ablaufdrossel 9 angeschlossen ist. Der erste und der zweite Steuerraum 24, 28 sind über eine Leitung 29, die im Ventilkörper 2 ausgebildet ist, miteinander verbunden.Seal seat 15 is assigned. The hollow needle 19 has a conical pressure surface 33 which is arranged in the fuel chamber 6. The pressure surface 33 causes the pressure in the fuel chamber 6 to attempt to lift the hollow needle 19 up from the first sealing seat 15. The hollow needle 19 extends going from the nozzle tip 8 through the guide bore 5 into the housing bore 4, in which the hollow needle 19 merges into a hollow piston 21. The outer diameter of the hollow needle 19 is smaller than the outer diameter of the hollow piston 21. The hollow piston 21 is essentially of a hollow cylindrical shape and is guided in the bore 4 in a sealing manner. The hollow needle 19 is guided in the guide bore 5 in a sealing manner and seals the fuel chamber 6 from a leakage chamber 22 which is formed between the guide bore 5 and the hollow piston 21 in the lower region of the housing bore 4. The leakage space 22 is connected to a fuel collection space via a leakage bore 23. The hollow piston 21 seals the leakage chamber 22 from a first control chamber 24, which is formed in a central region of the housing bore 4. The first control chamber 24 is delimited at the top by a piston 25, which is also sealingly guided in the housing bore 4 above the hollow piston 21. The piston 25 is attached to an upper end of a needle 26. Starting from the piston 25, the needle 26 is guided through the first control chamber 24, through the bore of the hollow piston 21 to the second sealing seat 16. The needle 26 is sealingly and axially movable in the hollow needle 19. A second sealing surface 27, which is assigned to the second sealing seat 16, is formed at the tip of the needle 26. Above the piston 25, a second control chamber 28 is formed in the housing bore 4 and is connected to the discharge throttle 9. The first and the second control chamber 24, 28 are connected to one another via a line 29 which is formed in the valve body 2.
Der Aktor 14 ist im oberen Bereich des Ventilkörpers 2 mit einem oberen Ende befestigt. Durch eine Auslenkung oder Verkürzung des Aktors 14 wird das Schließglied 12 vom Dichtsitz 13 abgehoben oder auf den Dichtsitz 13 gedrückt.The actuator 14 is fastened in the upper region of the valve body 2 with an upper end. By deflecting or shortening the actuator 14, the closing member 12 is lifted off the sealing seat 13 or pressed onto the sealing seat 13.
Im Ventilkörper 2 ist eine KraftStoffbohrung 30 eingebracht, die über eine erste Zuleitung 31 an den ersten Steuerraum 24 und über eine zweite Zuleitung 32 an den Kraftstoffraum 6 angeschlossen ist.A fuel hole 30 is introduced into the valve body 2, which bores via a first feed line 31 to the first control chamber 24 and is connected to the fuel chamber 6 via a second feed line 32.
Die Kraftstoffbohrung 30 dient zum Anschluss an einen Hochdruckspeicher, der Kraftstoff' mit einem hohen, aber variablen Druck bereithält.The fuel bore 30 is used to connect to a high-pressure accumulator, which holds fuel 'at a high but variable pressure.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des Einspritzventils näher erläutert. Ist der Aktor 14 in der Weise bestromt, dass die Ablaufdrossel 9 verschlossen ist, so herrscht im ersten Steuerraum 24, im zweiten Steuerraum 28 und im Kraftstoffräum 6 der gleiche Kraftstoffdruck. Die Hohlnadel 19 und die Nadel 26 sind auf den ersten bzw. auf den zweiten Dichtsitz 15, 16 vorgespannt. Es besteht keine hydraulische Verbindung zwischen dem Kraftstoffraum 6 und den ersten oder zweiten Einspritzlöchern 17, 18. In dieser Position kann keine Einsprit- zung erfolgen.The mode of operation of the injection valve is explained in more detail below. If the actuator 14 is energized in such a way that the outlet throttle 9 is closed, the same fuel pressure prevails in the first control chamber 24, in the second control chamber 28 and in the fuel chamber 6. The hollow needle 19 and the needle 26 are biased onto the first and second sealing seats 15, 16, respectively. There is no hydraulic connection between the fuel chamber 6 and the first or second injection holes 17, 18. No injection can take place in this position.
Wird nun der Aktor 14 in der Weise bestromt, dass der Aktor 14 das Schließglied 12 vom Dichtsitz 13 abhebt, so ist die Ablaufdrossel 9 geöffnet. Folglich fließt Kraftstoff aus dem zweiten Steuerraum 28 über die Ablaufdrossel 9 zum Ablaufka- nal 10 ab. Der Ablaufkanal 10 steht mit einem Sammelraum in Verbindung. Der Kraftstoff, der sich im Sammelraum befindet, wird einer Hochdruckpumpe zugeführt, die den Kraftstoff verdichtet und in den KraftstoffSpeicher pumpt. Da der zweite Steuerraum 28 über die Leitung 29 mit dem ersten Steuerraum 24 verbunden ist, sinkt auch der Kraftstoffdruck im erstenIf the actuator 14 is now energized in such a way that the actuator 14 lifts the closing member 12 from the sealing seat 13, the outlet throttle 9 is opened. Consequently, fuel flows out of the second control chamber 28 via the outlet throttle 9 to the outlet duct 10. The drain channel 10 is connected to a collecting space. The fuel, which is located in the collecting space, is fed to a high-pressure pump, which compresses the fuel and pumps it into the fuel storage. Since the second control chamber 28 is connected to the first control chamber 24 via the line 29, the fuel pressure in the first also drops
Steuerraum 24. Der Querschnitt der Ablaufdrossel 9 ist größer als der Querschnitt der ersten Zuleitung 31, die eine Zulauf- drossel darstellt. Somit fließt weniger Kraftstoff über die erste Zuleitung 31 in den ersten Steuerraum 24 als über die Ablaufdrossel 9 abfließt.Control chamber 24. The cross section of the outlet throttle 9 is larger than the cross section of the first feed line 31, which represents an inlet throttle. Thus, less fuel flows through the first supply line 31 into the first control chamber 24 than through the outlet throttle 9.
Solange das Ventil 11 geschlossen ist, wird die Hohlnadel 19 über den Druck im ersten Steuerraum 24, der auf eine Druckfläche des Hohlkolbens 21 wirkt, in Richtung auf den ersten Dichtsitz 15 vorgespannt. Da die Druckfläche des Hohlkolbens 21, die an den ersten Steuerraum 24 angrenzt, größer ist als die Druckfläche 33, ist bei geschlossenem Ventil 11 die Hohlnadel 19 auf den ersten Dichtsitz 15 vorgespannt. Sinkt je- doch nun der Druck im ersten Steuerraum 24 durch das Öffnen des Ventils 11, wobei der Druck im Kraf stoffräum 6 unverändert hoch bleibt, so wird die Hohlnadel 19 vom ersten Dichtsitz 15.über den Druck auf die Druckfläche 33 abgehoben. Als Folge davon fließt Kraftstoff aus dem Kraftstoffraum 6 vorbei am ersten Dichtsitz 15 in die ersten Einspritzlöcher 17. Somit wird eine Voreinspritzung ausgelöst. Die Nadel 26 bleibt auf den zweiten Dichtsitz vorgespannt, da im ersten und zweiten Steuerraum 24, 28 ein annähernd gleich großer Druck herrscht und eine erste Fläche des Kolbens 25, die an den zweiten Steuerraum 28 angrenzt, größer ist als eine zweite Fläche des Kolbens 25, die an den ersten Steuerraum 24 angrenzt. Der Druck im ersten Steuerraum 24 versucht, die Nadel 26 vom zweiten Dichtsitz 16 abzuheben. Der Druck im zweiten Steuerraum 28 versucht, die Nadel 26 auf den zweiten Dicht- sitz 16 zu pressen. Da die erste Fläche größer als die zweite Fläche ist, wird bei annähernd gleichem Druck im ersten und im zweiten Steuerraum 24, 28 die Nadel 26 auf den zweiten Dichtsitz 16 gedrückt. Damit besteht keine hydraulische Verbindung .zwischen dem Kraftstoffraum 6 und den zweiten Ein- spritzlöchern 18. Über die zweite Zuleitung 32 wird ausreichend Kraftstoff nachgeführt, so dass der Druck im Kraftstoffraum 6 während eines Einspritzvorganges nahezu nicht sinkt .As long as the valve 11 is closed, the hollow needle 19 is directed towards the first via the pressure in the first control chamber 24, which acts on a pressure surface of the hollow piston 21 Prestressed sealing seat 15. Since the pressure surface of the hollow piston 21, which adjoins the first control chamber 24, is larger than the pressure surface 33, the hollow needle 19 is prestressed on the first sealing seat 15 when the valve 11 is closed. However, if the pressure in the first control chamber 24 now drops due to the opening of the valve 11, the pressure in the fuel chamber 6 remaining unchanged, the hollow needle 19 is lifted from the first sealing seat 15 via the pressure on the pressure surface 33. As a result, fuel flows from the fuel chamber 6 past the first sealing seat 15 into the first injection holes 17. A pre-injection is thus triggered. The needle 26 remains biased on the second sealing seat, since the pressure in the first and second control chambers 24, 28 is approximately the same and a first area of the piston 25, which adjoins the second control chamber 28, is larger than a second area of the piston 25 that is adjacent to the first control room 24. The pressure in the first control chamber 24 tries to lift the needle 26 from the second sealing seat 16. The pressure in the second control chamber 28 tries to press the needle 26 onto the second sealing seat 16. Since the first area is larger than the second area, the needle 26 is pressed onto the second sealing seat 16 at approximately the same pressure in the first and in the second control chamber 24, 28. There is therefore no hydraulic connection between the fuel chamber 6 and the second injection holes 18. Sufficient fuel is supplied via the second feed line 32 so that the pressure in the fuel chamber 6 hardly drops during an injection process.
Der Hubkolben 21 wird in dieser Schaltposition immer weiter nach oben bewegt, bis der Hubkolben 21 an einen Hubanschlag 34 der zweiten Fläche des Kolbens 25 zur Anlage kommt. Soll dies verhindert werden, so ist das Ventil 11 rechtzeitig wieder zu schließen, so dass der Druck im ersten Steuerraum 24 steigt und die Hohlnadel 19 und der Hohlkolben 21 wieder nach unten in Richtung auf den ersten Dichtsitz 15 bewegt werden. Soll jedoch nach der Voreinspritzung eine Haupteinspritzung über die zweiten Einspritzlöcher 18 ausgelöst werden, so bleibt das Ventil 11 länger geöffnet, bis der Hohlkolben 21 an dem Hubanschlag 34 des Kolbens 25 zur Anlage kommt und den Kolben 25 mit nach oben schiebt. Dadurch wird die Nadel 26 vom zweiten Dichtsitz 16 abgehoben. Folglich besteht dann eine hydraulische Verbindung zwischen dem Kraftstoffraum 6 und den zweiten Einspritzlöchern 18. Somit wird sowohl über die ersten als auch über die zweiten Einspritzlöcher 17, 18 Kraftstoff vom Einspritzventil 1 in einen entsprechenden Brennraum abgegeben.The reciprocating piston 21 is moved upward in this switching position until the reciprocating piston 21 comes to rest against a stroke stop 34 of the second surface of the piston 25. If this is to be prevented, the valve 11 must be closed again in good time, so that the pressure in the first control chamber 24 rises and the hollow needle 19 and the hollow piston 21 are moved downward again in the direction of the first sealing seat 15. However, if a main injection is to be triggered via the second injection holes 18 after the pre-injection, the valve 11 remains open longer until the hollow piston 21 comes into contact with the stroke stop 34 of the piston 25 and pushes the piston 25 upwards. As a result, the needle 26 is lifted off the second sealing seat 16. As a result, there is then a hydraulic connection between the fuel chamber 6 and the second injection holes 18. Fuel is thus emitted from the injection valve 1 into a corresponding combustion chamber via both the first and the second injection holes 17, 18.
Soll die Einspritzung wieder beendet werden, so wird das Ventil 11 durch eine entsprechende Bestromung des Aktors 14 geschlossen. Daraufhin steigt der Druck im ersten und im zwei- ten Steuerraum 24, 28. In dieser Position ist die Nadel 26 mit dem Kolben 25 annähernd druckausgeglichen, so dass nahezu keine Bewegung der Nadel 26 erfolgt. Im Gegensatz dazu wirkt auf den Hohlkolben 21 und die Hohlnadel 19 ein größerer Druck in Richtung auf den ersten Dichtsitz 15.If the injection is to be ended again, the valve 11 is closed by a corresponding energization of the actuator 14. The pressure in the first and in the second control chamber 24, 28 then increases. In this position, the needle 26 is approximately pressure-equalized with the piston 25, so that there is almost no movement of the needle 26. In contrast, a greater pressure acts on the hollow piston 21 and the hollow needle 19 in the direction of the first sealing seat 15.
Da der Druck im ersten Steuerraum 24 steigt und die Druckfläche, mit der der Hohlkolben 21 an den ersten Steuerraum 24 angrenzt, größer ist als die Druckfläche 33, wird der Hohlkolben 21 und die Hohlnadel 19 nach unten in Richtung auf den ersten Dichtsitz 15 gedrückt. Durch das Aufsetzen der ersten Dichtfläche 20 der Hohlnadel 19 auf den ersten Dichtsitz 15 wird die hydraulische Verbindung zwischen dem Kraftstoffräum 6 und den ersten und den zweiten Einspritzlöchern 17, 18 unterbrochen. Sitzt nun die Hohlnadel 19 mit der ersten Dichtfläche 20 auf dem ersten Dichtsitz 15 auf, so sinkt der Druck, der auf die Spitze der Nadel 26 einwirkt, so dass auch die Nadel 26 durch den Druck im zweiten Steuerraum 28 mit der zweiten Dichtfläche 27 auf den zweiten Dichtsitz 16 gedrückt wird. Damit wird eine schnelle Beendigung der Einspritzung sowohl der Einspritzung über die ersten als auch über die zweiten Einspritzlöcher 17, 18 erreicht. Durch das beschrie- bene Einspritzventil wird ein langsamer Anstieg der Einspritzmenge mit einem schnellen Absteuern kombiniert.Since the pressure in the first control chamber 24 rises and the pressure surface with which the hollow piston 21 adjoins the first control chamber 24 is greater than the pressure surface 33, the hollow piston 21 and the hollow needle 19 are pressed downward in the direction of the first sealing seat 15. By placing the first sealing surface 20 of the hollow needle 19 on the first sealing seat 15, the hydraulic connection between the fuel chamber 6 and the first and the second injection holes 17, 18 is interrupted. If the hollow needle 19 with the first sealing surface 20 is now seated on the first sealing seat 15, the pressure acting on the tip of the needle 26 drops, so that the needle 26 also has the second sealing surface 27 due to the pressure in the second control chamber 28 the second sealing seat 16 is pressed. In this way, the injection is quickly ended both via the first and the second injection holes 17, 18. By the described In the injection valve, a slow increase in the injection quantity is combined with a rapid shutdown.
In einer weiteren, technisch aufwändigeren Ausführungsform sind der erste und der zweite Steuerraum 24, 28 über zwei un- abhängig .voneinander betätigbare Ventile mit entsprechenden zwei Ablaufdrosseln mit einem Ablaufkanal 10 verbunden. In dieser Ausführungsform ist sowohl der erste Steuerraum 24 als auch der zweite Steuerraum 28 über entsprechende Zuleitungen, d.h. Zulaufdrosseln, mit der Kraftstoffbohrung 30 verbunden. Auch mit dieser Ausführungsform kann eine entsprechende Steuerung ' der Drücke im ersten und im zweiten Steuerraum 24, 28 erreicht werden, dass die beschriebene Funktionalität erhalten wird. Zur Einstellung der unterschiedlichen Drücke im ersten und im zweiten Steuerräum 24, 28 werden die Ventile entsprechend geschaltet. In dieser Ausführungsform ist keine Leitung 29 zwischen dem ersten und dem zweiten Steuerraum 24, 28 angeordnet. In a further, technically more complex embodiment, the first and the second control chamber 24, 28 are connected to an outlet channel 10 by means of two independently operable valves with corresponding two outlet throttles. In this embodiment, both the first control chamber 24 and the second control chamber 28 are connected to the fuel bore 30 via corresponding feed lines, ie inlet throttles. Also with this embodiment, a corresponding control 'of the pressures in the first and in the second control chamber 24, 28 can be achieved that the functionality described above is obtained. The valves are switched accordingly to set the different pressures in the first and second control spaces 24, 28. In this embodiment, no line 29 is arranged between the first and the second control chamber 24, 28.

Claims

Patentansprüche claims
1. Einspritzventil (1) mit einem Ventilkörper (2), mit einer Nadel (26) und einer Hohlnadel (19), wobei die Nadel (26) in der Hohlnadel (19) beweglich geführt ist, wobei die Hohlnadel (19) in dem Ventilkörper (2) beweglich geführt ist, wobei im Ventilkörper (2) ein Kraftstoffräum (6) ausgebildet ist, wobei der Kraftstoffraum (6) an eine Zuleitung • (30, 31) für Kraftstoff und an ein erstes und ein zweites Einspritz- loch (17, 18) angeschlossen ist, wobei der Kraftstoffräum (6) mit einem Einspritzkanal (7) verbunden ist, wobei- ein erster Dichtsitz (15) am Einspritzkanal (7) angeordnet ist, der in Fließrichtung vor dem ersten Einspritzloch (17) angeordnet ist, wobei ein zweiter Dichtsitz (16) am Einspritzkanal (7) angeordnet ist, der in Fließrichtung vor dem zweiten Einspritzloch (18) angeordnet ist, wobei die Hohlnadel (19) mit einer ersten Dichtfläche (20) dem ersten Dichtsitz (15) zugeordnet ist, wobei die Nadel (26) mit einer zweiten Dichtfläche (27) dem zweiten Dichtsitz (16) zugeordnet ist, wobei die Hohlnadel (19) eine Druckfläche (33) aufweist, die im Kraftstoffräum (6) angeordnet ist, wobei die Druckfläche (33) eine Verjüngung des Querschnitts der Hohlnadel (19) in Richtung auf den ersten Dichtsitz (15) darstellt, wobei die Hohlnadel (19) in Wirkverbindung mit einer ersten Steuerkammer (24) und die Nadel (26) in Wirkverbindung mit einer zweiten Steuerkammer (28) stehen, die Hohlnadel (19) ab einem festgelegten Hub über Betätigungsmittel die Nadel (26) von dem zweiten Dichtsitz (16) ab- hebbar ist, die erste und zweite Steuerkammer (24, 28) mit der Zuleitung für Kraftstoff (30, 31) verbunden sind, die erste und die zweite Steuerkammer (24, 28) über mindestens ein Ventil (11) mit einem Ablauf (10) verbindbar sind, und durch die Einstellung des jeweiligen Drucks in der ersten und der zweiten Steuerkammer (24, 28) die Hohlnadel (19) von dem ersten Dichtsitz (15) und ab einem festgelegten Hub die Nadel (26) von dem zweiten Dichtsitz (16) abhebbar sind, so dass eine Einspritzung über das erste Einspritzloch (17) oder über das erste und das zweite Einspritzloch (17, 18) möglich ist.1. Injection valve (1) with a valve body (2), with a needle (26) and a hollow needle (19), the needle (26) being movably guided in the hollow needle (19), the hollow needle (19) in the valve body is movably guided (2), being formed a fuel space (6) in the valve body (2), wherein the fuel space (6) to a supply line • means (30, 31) for fuel and to a first and a second injection hole ( 17, 18) is connected, the fuel chamber (6) being connected to an injection channel (7), a first sealing seat (15) being arranged on the injection channel (7) and being arranged upstream of the first injection hole (17) A second sealing seat (16) is arranged on the injection channel (7) and is arranged upstream of the second injection hole (18), the hollow needle (19) having a first sealing surface (20) being associated with the first sealing seat (15) , wherein the needle (26) with a second sealing surface (27) the second seal itz (16), the hollow needle (19) having a pressure surface (33) which is arranged in the fuel chamber (6), the pressure surface (33) tapering the cross section of the hollow needle (19) in the direction of the first sealing seat (15), the hollow needle (19) being operatively connected to a first control chamber (24) and the needle (26) being operatively connected to a second control chamber (28), the hollow needle (19) from a fixed stroke by means of actuating means the needle (26) can be lifted off the second sealing seat (16), the first and second control chambers (24, 28) are connected to the supply line for fuel (30, 31), the first and the second control chamber (24, 28) at least one valve (11) can be connected to an outlet (10), and by adjusting the respective pressure in the first and the second control chamber (24, 28) the hollow needle (19) from the first sealing seat (15) and from a defined stroke the needle (26) can be lifted off the second sealing seat (16) so that an injection via the first injection hole (17) or via the first and second injection hole (17, 18) is possible is.
2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der Hohlnadel (19) , das gegenüberliegend zur ersten Dichtfläche (20) angeordnet ist, mit einem Hohlkolben (21) verbunden ist, dass der Hohlkolben (21) dichtend im Ventilkörper (2) geführt ist, dass der Hohlkolben (21) die erste Steuerkammer (24) begrenzt, die über eine Zulaufdrossel (31) mit der Zuleitung (30) in Verbindung steht, dass die erste Steuerkammer (24) über eine zweite Leitung (29) mit der zweiten Steuerkammer (28) verbunden ist, dass die zweite Steuerkammer (28) über eine Ablaufdrossel (9) und das Ventil (11) mit dem Ablauf (10) verbindbar ist, dass die Nadel (26) über den Hohlkolben (21) hinaus geführt ist, dass das Ende der Nadel (26) mit einem Kolben (25) verbunden ist, dass der Kolben (25) im Ventilkörper (2) dichtend geführt ist, dass eine erste Fläche des Kolbens (25) an die erste Steuerkammer (24) und eine zweite Fläche des Kolbens (25) an die zweite Steuerkammer (28) angrenzt, und dass der Querschnitt der Ablaufdrossel (9) größer als der Querschnitt der Zulaufdrossel (31) ist.2. Injection valve according to claim 1, characterized in that one end of the hollow needle (19), which is arranged opposite the first sealing surface (20), is connected to a hollow piston (21), that the hollow piston (21) seals in the valve body (2 ) that the hollow piston (21) delimits the first control chamber (24), which is connected to the feed line (30) via an inlet throttle (31), that the first control chamber (24) via a second line (29) The second control chamber (28) is connected such that the second control chamber (28) can be connected to the outlet (10) via an outlet throttle (9) and the valve (11) such that the needle (26) extends beyond the hollow piston (21) that the end of the needle (26) is connected to a piston (25), that the piston (25) is sealingly guided in the valve body (2), that a first surface of the piston (25) is connected to the first control chamber (24 ) and a second surface of the piston (25) adjacent to the second control chamber (28), un d that the cross section of the outlet throttle (9) is larger than the cross section of the inlet throttle (31).
3. Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (25) auf der ersten Fläche eine erhöhte Fläche als Hubanschlag (34) für den Hohlkolben (21) aufweist.3. Injection valve according to claim 2, characterized in that the piston (25) on the first surface has an increased surface as a stroke stop (34) for the hollow piston (21).
4. Verfahren zum Steuern der Einspritzung eines Einspritzventils mit einer Nadel (26) , die in einer Hohlnadel (21) ge- führt ist, wobei die Enden der Nadel (26) und der Hohlnadel4. Method for controlling the injection of an injection valve with a needle (26) which is guided in a hollow needle (21), the ends of the needle (26) and the hollow needle
(21) unterschiedlichen Dichtsitzen (15, 16) zugeordnet sind, wobei die Dichtsitze (15, 16) in Fließrichtung zwischen einem Kraftstoffräum (6) und einem ersten bzw. einem zweiten Einspritzloch (17, 18) angeordnet sind, wobei(21) are assigned to different sealing seats (15, 16), the sealing seats (15, 16) being arranged in the flow direction between a fuel chamber (6) and a first or a second injection hole (17, 18), in which
- die Nadel (26) in Wirkverbindung mit einem zweiten Steuerraum (28) steht,- The needle (26) is operatively connected to a second control chamber (28),
- die Hohlnadel (19) in Wirkverbindung mit einem ersten Steu- erraum (24) steht,- The hollow needle (19) is operatively connected to a first control chamber (24),
- der erste und zweite Steuerraum (24, 28) mit einem KraftstoffZulauf (30) verbunden sind, dass wenigstens ein Ventil (11) vorgesehen ist, mit dem der Druck in der ersten und zweiten Steuerkammer (24, 28) ein- stellbar ist,- The first and second control chamber (24, 28) are connected to a fuel inlet (30), that at least one valve (11) is provided with which the pressure in the first and second control chamber (24, 28) can be adjusted,
- die Hohlnadel (19) eine Druckfläche (33) im Kraftstoffräum (6) aufweist, dass Druck, der auf die Druckfläche wirkt, die Hohlnadel (19) vom zugeordneten Dichtsitz (15) abheben will, - durch Betätigung des Ventils (11) die Nadel (26) und die Hohlnadel (19) mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt werden, so dass das erste Einspritzloch (17) unabhängig vom zweiten Einspritzloch (18) geöffnet wird.- The hollow needle (19) has a pressure surface (33) in the fuel chamber (6) that pressure that acts on the pressure surface, the hollow needle (19) wants to lift off the associated sealing seat (15), - by actuating the valve (11) Different pressures are applied to the needle (26) and the hollow needle (19) so that the first injection hole (17) is opened independently of the second injection hole (18).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzventil gemäß Anspruch 2 ausgebildet ist und dass eine abgestufte Einspritzung mit einer geringen Voreinspritzmenge und einer großen Haupteinspritzmenge über die Betätigung des Ventils erfolgt. 5. The method according to claim 4, characterized in that the injection valve is designed according to claim 2 and that a graduated injection with a small pre-injection quantity and a large main injection quantity takes place via the actuation of the valve.
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