EP1658427A1 - Fuel injection valve for internal combustion engines - Google Patents

Fuel injection valve for internal combustion engines

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Publication number
EP1658427A1
EP1658427A1 EP04738755A EP04738755A EP1658427A1 EP 1658427 A1 EP1658427 A1 EP 1658427A1 EP 04738755 A EP04738755 A EP 04738755A EP 04738755 A EP04738755 A EP 04738755A EP 1658427 A1 EP1658427 A1 EP 1658427A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
chamber
needle
control
control chamber
Prior art date
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Granted
Application number
EP04738755A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP1658427B1 (en
Inventor
Detlev Potz
Peter Boehland
Thomas Kuegler
Predrag Nunic
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.)
Potz Wendelin
Sander-Potz Maike HF
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Potz Wendelin
Sander-Potz Maike HF
Robert Bosch GmbH
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 Potz Wendelin, Sander-Potz Maike HF, Robert Bosch GmbH filed Critical Potz Wendelin
Publication of EP1658427A1 publication Critical patent/EP1658427A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1658427B1 publication Critical patent/EP1658427B1/en
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    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
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    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size

Definitions

  • the invention is based on a fuel injection valve for internal combustion engines, as is known for example from DE 102 22 196 AI.
  • the known fuel injection valve has a housing in which a valve seat is formed, from which a plurality of injection openings originate.
  • an outer valve needle and an inner valve needle slidably mounted in it which cooperate with the valve seat end on the valve seat and thus control the opening of at least two injection openings.
  • An outer control chamber is formed in the housing, the pressure of which, at least indirectly, can exert a closing force on the end of the outer valve needle remote from the valve seat.
  • an inner control chamber is formed in the housing, the pressure of which, at least indirectly, can exert a closing force on the end of the inner valve needle facing away from the valve seat.
  • the inner control chamber is connected to a control valve chamber of a control valve via an inner outlet throttle, and likewise the outer control chamber is connected to this control valve chamber via an outer outlet throttle.
  • the control valve chamber can be connected to a leakage oil chamber via an outlet opening, the various inlets being controlled by a valve member which is arranged in the control valve chamber and which can assume various switching positions.
  • the inner control chamber is formed within a control piston against which the valve outer needle rests.
  • the pressure in the inner control chamber depends on the stroke of the valve outer needle.
  • independent control of the outer valve needle and inner valve needle is no longer possible.
  • the pressure drop in the inner control has the effect that a precisely balanced system of inlet throttles and outlet throttles must be available and, moreover, the pressure areas on the valve inner needle must be precisely adapted to the pressure conditions in order to be able to carry out the control. This is technically complex and costly to implement.
  • the fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of patent claim 1 has the advantage over the prior art that independent control of the outer valve needle and the inner valve needle can be achieved, which allows greater freedom in the design of the corresponding component dimensions and moreover enables a more precise metering of the injected fuel quantity ,
  • the inner control chamber has an inner inlet throttle and the outer control chamber has an outer inlet throttle, which are connected to a fuel-filled high-pressure region formed in the housing.
  • the control valve chamber can be connected to a leakage oil chamber by the valve member, which can assume a first, a second and a third switching position, in the first switching position the drain opening, which connects the control valve chamber to the leakage oil chamber, is closed by the valve member in which second switching position, both the inner outlet throttle and the outer outlet throttle are connected to the leakage oil chamber via the now opened outlet opening and in the third switching position the outer outlet throttle is connected to the leakage oil chamber and the inner outlet throttle is closed by the valve member.
  • control valve which corresponds in its function to a 3/3-way valve
  • The when the valve member is in its second switching position, relieves both the imieren and the outer control chamber, so that both valve needles open.
  • the valve member can be moved via a piezo actuator connected to the valve member.
  • the piezo actuator allows the valve member to go directly to any desired position can be brought between the first and the third switching position.
  • the valve member is advantageously in its first switching position against a first valve seat and in its third switching position against a second valve seat, the valve member moving linearly between these two switching positions.
  • the second switching position of the valve member is between the first and the third switching position.
  • the inner control chamber and the outer control chamber are connected to one another when both the valve outer needle and the valve inner needle are in their closed position, i.e. are in contact with the valve seat.
  • this common control chamber is connected to the control valve chamber via two flow restrictors, which now makes it possible, depending on the switching position of the valve member, to relieve the common control chamber via one or both flow restrictors.
  • the two valve needles can be controlled independently, so that the inner valve needle can be kept closed while the outer valve needle is open.
  • the end faces of the valve needles facing away from the valve seat do not directly delimit the inner or outer control chamber, but rather the valve needles abut an inner and an outer valve piston, which delimit the respective control rooms.
  • the outer control space is designed as an annular space, which is always separated from the inner control space.
  • the annulus can either the valve inner needle or the inner valve piston surround, so that a compact design of the fuel injector is made possible.
  • the drawing shows two exemplary embodiments of the fuel injection valve according to the invention. It shows
  • FIGS. 2a to 2c show an enlargement of the control valve in different switching positions
  • FIG. 3 a and 3 b show an enlargement of the section from FIG. 1 designated III in the area of the control rooms and
  • FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of the fuel injection valve according to the invention, only the section labeled A of the fuel injection valve shown in FIG. 1 being shown here.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of the fuel injection valve according to the invention.
  • the fuel injector is shown in a section A and a section B, the part between these two sections being omitted for the sake of clarity.
  • Section B which represents the actual nozzle, is sufficiently known from the prior art, so that only its essential parts are described here, whereas the section
  • A contains the essential parts for the invention.
  • the fuel injection valve comprises a housing 1, which comprises a holding body 9, a throttle plate 7, a control body 5 and a valve body 3, which abut one another in this order.
  • the valve body 3 is replaced by a Clamping nut 2, which rests on a shoulder of the valve body 3 and is screwed into a thread on the holding body 9, is pressed against the control body 5, so that the control body 5 presses on the holding body 9 via the throttle plate 7.
  • a bore 11 is formed in the valve body 3, which is designed as a blind bore and which forms a conical valve seat 20 at its end on the combustion chamber side.
  • Two rows of injection openings 26, 28 are formed in the conical valve seat 20, the outer row of injection openings 26 being formed upstream of the inner row of injection openings 28. Both rows of injection openings 26, 28 open into the combustion chamber of the same in the installed position of the fuel injection valve.
  • an outer valve needle 17 is arranged to be longitudinally displaceable and is sealingly guided on a section in the bore 11 facing away from the combustion chamber. Between the outer valve needle 17 and the wall of the bore 11, a pressure chamber 12 is formed, which also has an inlet channel 8 running in the holding body 9, the throttle valve 7, the control body 5 and the valve body 3
  • Fuel can be filled under high pressure.
  • the inlet channel 8 opens into a radial extension of the pressure chamber 12, this radial extension directly adjoining the section of the bore 11 in which the valve outer needle 17 is guided.
  • an outer valve sealing surface 22 is formed which is at least approximately frustoconical and which interacts with the valve seat 20.
  • the outer valve needle 17 has a longitudinal bore 16, so that the outer valve needle 17 forms a hollow needle.
  • a valve inner needle 15 is arranged so as to be longitudinally displaceable, which also has a conical valve sealing surface 24 at its end on the valve seat side, with which the valve inner needle 15 interacts with the valve seat 20.
  • the control of the outer injection openings 26 and of the inner injection openings 28 takes place in such a way that when the pressure in the pressure chamber 12 is sufficiently high, a force is exerted on the pressure shoulder 13 which is directed away from the valve seat.
  • the outer valve needle 17 moves away from the valve seat 20, so that the outer injection openings 26 are released and fuel is injected from the pressure chamber 12 through the outer injection openings 26 into the combustion chamber.
  • the valve inner needle 15 which is directed away from the valve seat 20 due to the hydraulic pressure on parts of the valve sealing surface 24
  • the inner injection openings 28 are released and fuel is injected simultaneously through the outer injection openings 26 and the inner injection openings 28.
  • a piston chamber 32 is formed in the control body 5 and is open on both end faces of the control body 5.
  • An outer valve piston 34 and an inner valve piston 36 arranged in the outer valve piston 34 are arranged in the piston chamber 32.
  • the outer valve piston 34 abuts the valve outer needle 17, while the inner valve piston 36 abuts the valve inner needle 15.
  • a closing spring 38 is arranged in the piston chamber 32, which is supported at one end on a shoulder formed in the piston chamber 32 and at the other end on the outer valve piston 34, the closing spring 38 being pretensioned such that it engages the outer valve piston 34 and thus the outer valve needle 17 presses in the direction of the valve seat 20.
  • FIGS. 3a and 3b each show an enlargement of the piston chamber 32.
  • the outer valve piston 34 delimits, with its end facing away from the valve outer needle 17, an outer control chamber 56, which is delimited on the outside by the wall of the piston chamber 32 and the outer valve piston 34 opposite by the throttle plate 7.
  • the outer control chamber 56 is connected to the inlet channel 8 via an inlet throttle 47, via a connecting groove 53 formed in the throttle plate 7.
  • an outlet throttle 49 extends from the outer control chamber 56, which opens into a control valve chamber 60 of a control valve 30, which is arranged in the holding body 9.
  • the inner valve piston 36 delimits, with its end facing away from the valve inner needle 15, an inner control chamber 54, which is connected to the inlet channel 8 via an inlet throttle 47, which is formed in the throttle plate 7, via the connecting groove 53.
  • the inner control chamber 54 is also connected to the control valve chamber 60 via an inner outlet throttle 51.
  • a leak oil chamber 40 is formed in the holding body 9, which is connected to a fuel return system and in which there is always a low fuel pressure prevails.
  • the piston chamber 32 is connected to the leakage oil chamber 40 via an outlet channel 42, which runs in the holding body 9 of the throttle plate 7 and in the control body 5, so that there is always a low fuel pressure in the piston chamber 32.
  • Fuel emerging from the pressure chamber 12 and flowing between the valve outer needle 17 and the wall of the bore 11 is discharged so that there is no pressure increase in the piston chamber 32.
  • the leakage oil chamber 40 is also connected to the control valve chamber 60 via an outlet opening 68.
  • Figure 2a shows the detailed structure of the control valve 30 and makes the mode of operation clear.
  • a valve member 62 which is connected to a piezo actuator 66, is arranged in the control valve chamber 60. With the aid of the piezo actuator 66, the valve member 62 can be moved in the longitudinal direction in the control valve chamber 60.
  • the valve member 62 has a first sealing surface 74 with which the valve member 62 in the first switching position shown in FIG. 2a bears against a first valve seat 70 formed in the control valve chamber 60.
  • the drain opening 68 which is designed as an annular gap surrounding the valve member 62 and through which the
  • Control valve chamber 60 is connected to the leak oil chamber 40, closed. Via a closing spring 64 arranged in the control valve chamber 60, the valve member 62 is pressed into contact with the first valve seat 70, so that the valve member 62 remains in this first switching position when the piezo actuator 66 is not energized. In the first switching position, both flow restrictors 49, 51, which open into the control valve chamber 60, are open. Since the control valve chamber 60 now has no connection to the leakage oil chamber 40, the high fuel pressure that is present in the high-pressure region of the fuel injection valve, that is to say in the inlet channel 8, builds up in the latter. As a result, there is also a high fuel pressure in the outer control chamber 56 and in the inner control chamber 54, which both the outer valve piston 34 and thus the
  • the control spaces 54, 56 are connected to one another and form a common control space. Since the outer valve piston 36 has a larger area delimiting the outer control chamber 56 than the pressure shoulder 13 of the outer valve needle 17, the outer valve needle 17 remains closed, although there is always a high fuel pressure in the pressure chamber 12.
  • FIG. 2 c Switching position of the valve member 62 is shown in FIG. 2 c and shows the valve member 62 as it rests with its end face opposite the first sealing surface 74, which is designed as a second sealing surface 76, on the second valve seat 72, which is designed on the throttle plate 7.
  • the inner outlet throttle 51 is closed, so that the outer control chamber 56 is now connected to the control valve chamber 60.
  • the drain opening 68 remains open.
  • the fuel injector works as follows: at the beginning of the injection process, the valve member 62 of the control valve 30 is in its first
  • valve member 62 is supplied with current through the piezo actuator 66 from its first switching position to the third
  • the outer outlet throttle 49 is dimensioned in such a way that the pressure in the two control spaces 54, 56 also drops when the inner outlet throttle 51 is closed by the valve member 62. So less fuel flows into the control chambers 54, 56 via the inlet throttles 45, 47 than via the outer outlet throttle 49 into the Leakage oil chamber 40 flows out. As a result, the pressure in the outer control chamber 56 and in the inner control chamber 54 drops until the hydraulic force on the pressure shoulder 13 of the outer valve needle 17 is greater than the hydraulic force and the spring force of the closing spring 38 on the outer valve piston 34. This moves the valve outer needle 17 away from the valve seat 20 and opens the outer
  • the movement of the valve outer needle 17 also moves the outer valve piston 34 until it comes into contact with the throttle disk 7. Due to the beveling of the end face of the outer valve piston 34, a sealing edge 37 is formed on the latter, which, due to its abutment on the throttle disk 7, the outer
  • Control room 56 separates from the inner control room 54. Since the inner control chamber 54 now has no hydraulic connection to the control valve chamber 60 and thus to the leakage oil chamber 40, the pressure in the inner control chamber 54 does not drop further, but rises again to the level of the inlet channel 8 via a corresponding fuel supply through the inner inlet throttle 47 on. As a result, the hydraulic force on the inner valve piston 36 and thus on the valve inner needle 15 remains so great that the valve inner needle 15 remains in its closed position and closes the inner injection openings 28. To end the injection process, the valve member 62 of the control valve 30 is moved back into the first switching position by the piezo actuator 66, as shown in FIG. 2a.
  • the pressure in the outer control chamber 56 quickly rises again as fuel flows in through the outer inlet throttle 45, since no more fuel flows out through the outer outlet throttle 49. As soon as the fuel pressure in the outer control chamber 56 has risen so far that the force exerted thereby is greater than the hydraulic force on the pressure shoulder 13 of the outer valve needle 17, the outer valve needle 17, driven by the outer valve piston 34, moves back into its closed position, i.e. in contact with the valve seat 20 and thereby closes the outer injection openings 26.
  • the control valve 30 is actuated such that the valve member 62 moves into its second switching position, as shown in FIG. 2b.
  • the common control chamber which is formed by the outer control chamber 56 and the inner control chamber 54, is connected to the control valve chamber 60 via the outer outlet throttle 49 and the inner outlet throttle 51. Since a significantly higher discharge cross-section is now available, the pressure in the control spaces 54, 56 drops very rapidly and the valve outer needle 17 first opens in the manner described above and, depending on the design of the pressure surface on the inner valve sealing surface 24 of the valve inner needle 15, with a short or somewhat longer distance also the valve inner needle 15.
  • the inner valve piston moves here
  • valve member 62 of the control valve 30 is moved back to its first switching position, as shown in FIG. 2a. Due to the now closed drain opening 68, there is no connection to the leakage oil chamber 40, which allows the pressure in the inner control chamber 54 and the outer control chamber 56 to rise again rapidly via fuel inflow through the inner inlet throttle 47 and the outer inlet throttle 45, so that the corresponding hydraulic ones Forces on the outer valve piston 34 and the inner valve piston 36 drive both valve needles 15, 17 back into their closed position.
  • valve member 62 first moves into the third switching position, so that, as described above, valve outer needle 17 opens.
  • the valve member 62 can then be moved into the second switching position, in which the inner control chamber 54 is also relieved via the inner outlet throttle 51.
  • the valve inner needle 15 now also opens, so that the injection takes place first only through the outer injection openings 26 and then through all the injection openings 26, 28, so that an injection profile is formed, the exact profile of which is also via the switching speed of the piezo actuator 66 can be influenced.
  • the valve member 62 is then moved back into its first switching position, so that the valve needles 15, 17 close again in the manner described above.
  • FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of the fuel injection valve according to the invention, only the section of the fuel injection valve designated by A in FIG. 1 being drawn again.
  • Section B of FIG. 1 is identical to the end of the fuel injection valve on the combustion chamber side, as shown in FIG.
  • the fuel injection valve shown in FIG. 4 also has a housing 1, a separate control body 5 being dispensed with and the holding body 9 directly adjoining the throttle disk 7 and this in turn bordering the valve body 3.
  • the valve body 3 is pressed by a clamping nut 2 in the same manner as in the exemplary embodiment shown in FIG. 1 via the throttle disk 7 against the holding body 9.
  • a bore 11 is formed in the valve body 3, in which a valve outer needle 17 and a
  • Valve inner needle 15 are arranged, which are longitudinally displaceable in the bore 11. At the end facing away from the valve seat, the bore 11 is expanded to a spring chamber 14, in which the closing spring 38 is arranged.
  • the valve outer needle 17 is surrounded by a sleeve 18 which is arranged in the spring chamber 14 and between which and a support ring 19 the closing spring 38 is arranged under prestress.
  • the sleeve 18 abuts the throttle disc 7, so that a closing force is exerted on the valve outer needle 17 via the closing spring 38 and the support ring 19.
  • the inlet channel 8 opens into the spring chamber 14, so that the function of the spring chamber 14 corresponds to the pressure chamber 12 of the exemplary embodiment shown in FIG.
  • the pressure chamber 12 continues as an annular space between the outer valve needle 17 and the wall of the bore 11 up to the valve seat 20.
  • a bore 39 is formed in the throttle disk 7, into which the valve inner needle 15 projects and in which it is guided.
  • the valve inner needle 15 is longer than the valve outer needle 17, and it has a first annular groove
  • the first annular groove 77 and the second annular groove 78 are connected to one another via a connecting groove 79 on the outside of the valve inner needle 15, and the second annular groove 78 is also connected via an outlet channel 58 running in the throttle valve 7 and the holding body 9 connected to the leakage oil chamber 40, so that there is always a low fuel pressure both in the first annular groove 77 and in the second annular groove 78.
  • the outer control chamber 56 which is connected to the control valve chamber 60 of the control valve 30 via the outer outlet throttle 49, is delimited by the end of the valve outer needle 17 facing away from the valve seat, the sleeve 18, the throttle disk 7 and the valve inner needle 15.
  • the control valve 30 corresponds here in its function and structure to the control valve 30, which is shown in FIG. 1 or FIGS. 2a to 2c.
  • the inner control chamber 54 which is connected to the control valve chamber 60 via the inner outlet throttle 51, is delimited by the end of the valve inner needle 15 facing away from the valve seat and the bottom of the bore 39.
  • the inner control chamber 54 is connected to the outer inlet throttle 49, which in turn opens into the high-pressure region, that is to say into the inlet channel 8.
  • the control valve chamber 60 can be connected to the leakage oil chamber 40 via the drain opening 68 in the same manner as shown in FIGS. 2a to 2c.
  • the design of the fuel injection valve means that the outer control chamber 56 is always separated from the inner control chamber 54.
  • the operation of the control rooms 54, 56 and their control by the control valve 30 are, however, the same as in the exemplary embodiment shown in FIG. 1.
  • the valve member 62 is also moved here from the first to the third switching position, as shown in FIG. 2c.
  • the valve member 62 comes into contact with its second sealing surface 76 on the second valve seat 72, which is formed here in the throttle disk 7.
  • the inner outlet throttle 51 is thus closed and the connection of the control valve chamber 60 to the leakage oil chamber 40 is opened via the outlet opening 68.
  • the pressure in the outer control chamber 56 drops and the valve outer needle 17 opens in the known manner already described above.
  • the pressure shoulder 13, which is not shown in FIG. 4, is formed closer to the valve seat than in the embodiment shown in FIG. 1.
  • valve member 62 remains in the third switching position, the high pressure remains in the inner control chamber 54, and a fuel flow through the annular gap between the wall of the bore 39 and the inner valve needle 15 is prevented by the second annular groove 78, which is always depressurized via the outlet channel 58, prevented by diverting any fuel that might penetrate. To end the Injection, the valve member 62 is in turn quickly moved back into the first switching position.
  • valve member 62 For injection via all injection openings 26, 28, the valve member 62 is moved into the second switching position, as shown in FIG. 2b.
  • both the inner discharge throttle 51 and the outer discharge throttle 49 are turned on in the same way as already described above, as a result of which the pressure drops both in the inner control chamber 54 and in the outer control chamber 56.
  • the valve outer needle 17 and the valve inner needle 15 open in quick succession and open all the injection openings 26, 28.
  • control spaces 54, 56 fill again with fuel under high pressure, so that the outer valve needle 17 and the inner valve needle 15 slide back into their closed position.
  • the pressure drop in the outer control chamber 56 cannot be varied, so that the pressure there drops at the same rate with each opening movement.
  • the outer valve needle 17 always opens at approximately the same opening speed.
  • valve member 62 can also be moved by another drive which allows the valve member 62 to be moved in the linear direction and to be moved into the first, second and third switching positions.
  • Piezo actuators are very suitable for this, however, because they work very quickly and can start any length change between their maximum deflections.

Abstract

The invention relates to a fuel injection valve which comprises a housing (1) with a valve seat (20) configured therein and an interior valve needle (17) and an exterior valve needle (15). The pressure in an exterior control chamber (56) exerts a closing force onto the exterior valve needle (17) and the pressure in an interior control chamber (54) exerts a corresponding closing force onto the interior valve needle (15). The interior control chamber (54) is linked with a control valve chamber (60) of a control valve (30) via an interior outlet throttle (51) and the exterior control chamber (56) via an exterior outlet throttle (49), a valve member (62) being disposed in said control valve chamber (60). The interior control chamber (54) is linked with a high-pressure area (8) via an interior inlet throttle (47) and the exterior control chamber (56) via an exterior inlet throttle (45). The valve member (62) can assume a first, a second and a third switched position so that the pressure in the control chambers (54; 56) can be controlled to open only the exterior valve needle (17) as well as both valve needles (15; 17).

Description

Kraftstoffeinspritzventil für BrennkraftmaschinenFuel injection valve for internal combustion engines
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen aus, wie es beispielsweise aus der Schrift DE 102 22 196 AI bekannt ist. Das bekannte Kraftstoffeinspritzventil weist ein Gehäuse auf, in dem ein Ventilsitz ausgebildet ist, von dem eine Vielzahl von Einspritzöffnungen ausgeht. In dem Gehäuse ist eine Ventilaußennadel und eine in dieser gleitverschiebbar gelagerte Ventilinnennadel angeordnet, die mit ihrem ventilsitzseitigen Ende mit dem Ventilsitz zusammenwirken und so die Öffnung von wenigstens zwei Einspritzöffnungen steuern. Im Gehäuse ist ein äußerer Steuerraum ausgebildet, durch dessen Druck zumindest mittelbar eine Schließkraft auf das ventilsitzabgewandte Ende der Ventilaußennadel ausübbar ist. Darüber hinaus ist im Gehäuse ein innerer ' Steuerraum ausgebildet, durch dessen Druck zumindest mittelbar eine Schließkraft auf das ventilsitzabgewandte Ende der Ventilinnennadel ausübbar ist. Hierbei wirken beide Schließkräfte in Richtung des Ventilsitzes und drücken die Ventilnadeln in Anlage an den Ventilsitz. Der innere Steuerraum ist über eine innere Ablaufdrossel mit einem Steuerventilraum eines Steuerventils verbunden, und e- benso ist der äußere Steuerraum über eine äußere Ablaufdrossel mit diesem Steuerventilraum verbunden. Der Steuerventilraum ist über eine Ablauföffnung mit einem Leckölraum verbindbar, wobei die verschiedenen Zuläufe durch ein im Steuerventilraum angeordnetes Ventilglied gesteuert werden, welches verschiedene Schaltstellungen einnehmen kann.The invention is based on a fuel injection valve for internal combustion engines, as is known for example from DE 102 22 196 AI. The known fuel injection valve has a housing in which a valve seat is formed, from which a plurality of injection openings originate. Arranged in the housing is an outer valve needle and an inner valve needle slidably mounted in it, which cooperate with the valve seat end on the valve seat and thus control the opening of at least two injection openings. An outer control chamber is formed in the housing, the pressure of which, at least indirectly, can exert a closing force on the end of the outer valve needle remote from the valve seat. In addition, an inner control chamber is formed in the housing, the pressure of which, at least indirectly, can exert a closing force on the end of the inner valve needle facing away from the valve seat. Both closing forces act in the direction of the valve seat and press the valve needles against the valve seat. The inner control chamber is connected to a control valve chamber of a control valve via an inner outlet throttle, and likewise the outer control chamber is connected to this control valve chamber via an outer outlet throttle. The control valve chamber can be connected to a leakage oil chamber via an outlet opening, the various inlets being controlled by a valve member which is arranged in the control valve chamber and which can assume various switching positions.
Beim bekannten Kraftstoffeinspritzventil ist der innere Steuerraum innerhalb eines Steuerkolbens ausgebildet, an dem die Ventilaußennadel anliegt. Dies hat zur Folge, dass der Druck im inneren Steuerraum vom Hub der Ventilaußennadel abhängt. Hierdurch ist eine unabhängige Steuerung von Ventilaußennadel und Ven- tilinnennadel nicht mehr möglich. Der Druckabfall im inneren Steuerraum be- wirkt, dass ein genau austariertes System von Zulaufdrosseln und Ablaufdrosseln vorhanden sein muss und darüber hinaus die Druckflächen an der Ventilinnennadel genau an die Druckverhältnisse angepasst sein müssen, um die Steuerung bewerkstelligen zu können. Dies ist in der Umsetzung technisch aufwendig und kostenintensiv.In the known fuel injection valve, the inner control chamber is formed within a control piston against which the valve outer needle rests. As a result, the pressure in the inner control chamber depends on the stroke of the valve outer needle. As a result, independent control of the outer valve needle and inner valve needle is no longer possible. The pressure drop in the inner control has the effect that a precisely balanced system of inlet throttles and outlet throttles must be available and, moreover, the pressure areas on the valve inner needle must be precisely adapted to the pressure conditions in order to be able to carry out the control. This is technically complex and costly to implement.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merk- malen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine unabhängige Steuerung der Ventilaußennadel und der Ventilinnennadel erreichbar ist, was größere Freiheiten bei der Auslegung der entsprechenden Bauteilabmessungen ermöglicht und darüber hinaus eine exaktere Zumessung der eingespritzten Kraftstoffmenge ermöglicht. Hierzu weist der innere Steuerraum eine innere Zulaufdrossel und der äußere Steuerraum eine äußere Zulaufdrossel auf, die mit einem kraftstoffgefüllten, im Gehäuse ausgebildeten Hochdruckbereich verbunden sind. Der Steuerventilraum kann durch das Ventilglied, das eine erste, eine zweite und eine dritte Schaltposition einnehmen kann, mit einem Leckölraum verbunden werden, wobei in der ersten Schaltposition die Ablauföffnung, die den Steuerventilraum mit dem Leckölraum verbindet, durch das Ventilglied verschlossen wird, in der zweiten Schaltposition sowohl die innere Ablaufdrossel als auch die äußere Ablaufdrossel über die jetzt geöffnete Ablauföffnung mit dem Leckölraum verbunden werden und in der dritten Schaltposition die äußere Ablaufdrossel mit dem Leckölraum verbunden und die innere Ablaufdrossel durch das Ventilglied verschlossen wird. Durch diese Ausgestaltung des Steuerventils, das in seiner Funktion einem 3/3 -Wege- Ventil entspricht, ist es möglich, entweder nur den äußeren Steuerraum mit dem Leckölraum zu verbinden, was dort zu einer Druckentlastung führt und somit eine Öffnung der Ventilaußennadel bewirkt, o- der, wenn das Ventilglied in seiner zweiten Schaltposition ist, sowohl den imieren als auch den äußeren Steuerraum entlastet, so dass beide Ventilnadeln öffnen.The fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of patent claim 1 has the advantage over the prior art that independent control of the outer valve needle and the inner valve needle can be achieved, which allows greater freedom in the design of the corresponding component dimensions and moreover enables a more precise metering of the injected fuel quantity , For this purpose, the inner control chamber has an inner inlet throttle and the outer control chamber has an outer inlet throttle, which are connected to a fuel-filled high-pressure region formed in the housing. The control valve chamber can be connected to a leakage oil chamber by the valve member, which can assume a first, a second and a third switching position, in the first switching position the drain opening, which connects the control valve chamber to the leakage oil chamber, is closed by the valve member in which second switching position, both the inner outlet throttle and the outer outlet throttle are connected to the leakage oil chamber via the now opened outlet opening and in the third switching position the outer outlet throttle is connected to the leakage oil chamber and the inner outlet throttle is closed by the valve member. With this design of the control valve, which corresponds in its function to a 3/3-way valve, it is possible to connect only the outer control chamber to the leakage oil chamber, which leads to a pressure relief there and thus causes the valve outer needle to open, o - The, when the valve member is in its second switching position, relieves both the imieren and the outer control chamber, so that both valve needles open.
Durch die Unteransprüche sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung möglich. In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung ist das Ventilglied über einen mit dem Ventilglied verbundenem Piezosteller bewegbar. Der Piezosteller ermöglicht es, dass das Ventilglied direkt in jede gewünschte Position zwischen der ersten und der dritten Schaltstellung gebracht werden kann. Hierbei liegt das Ventilglied vorteilhafterweise in seiner ersten Schaltposition an einem ersten Ventilsitz und in seiner dritten Schaltposition an einem zweiten Ventilsitz an, wobei sich das Ventilglied linear zwischen diesen beiden Schaltpositionen bewegt. Die zweite Schaltposition des Ventilglieds befindet sich dabei zwischen der ersten und der dritten Schaltposition.Advantageous embodiments of the subject matter of the invention are possible through the subclaims. In a first advantageous embodiment, the valve member can be moved via a piezo actuator connected to the valve member. The piezo actuator allows the valve member to go directly to any desired position can be brought between the first and the third switching position. In this case, the valve member is advantageously in its first switching position against a first valve seat and in its third switching position against a second valve seat, the valve member moving linearly between these two switching positions. The second switching position of the valve member is between the first and the third switching position.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der innere Steuerraum und der äußere Steuerraum miteinander verbunden, wenn sich sowohl die Ventilaußenna- del als auch die Ventilinnennadel in ihrer Schließstellung, d.h. in Anlage am Ventilsitz befinden. Dadurch entsteht ein gemeinsamer Steuerraum beider Ventilnadeln, der über zwei Zulaufdrosseln mit dem Hochdruckbereich verbunden ist. E- benso wird dieser gemeinsame Steuerraum über zwei Ablaufdrosseln mit dem Steuerventilraum verbunden, was es nun ermöglicht, je nach Schaltstellung des Ventilglieds den gemeinsamen Steuerraum über eine oder beide Ablaufdrosseln zu entlasten. Dadurch kommt es zu einem schnellen oder weniger schnellen Druckabfall im gemeinsamen Steuerraum, so dass die äußere Ventilnadel entweder schnell oder etwas langsamer öffnet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn durch die Hubbewegung der Ventilaußennadel der äußere Steuerraum vom inneren Steuerraum getrennt wird. Nach Erreichen dieser Stellung der Ventilnadeln kann eine unabhängige Steuerung der beiden Ventilnadeln erfolgen, so dass die innere Ventilnadel geschlossen gehalten werden kann, während die äußere Ventilnadel geöffnet ist.In a further advantageous embodiment, the inner control chamber and the outer control chamber are connected to one another when both the valve outer needle and the valve inner needle are in their closed position, i.e. are in contact with the valve seat. This creates a common control chamber for both valve needles, which is connected to the high-pressure area via two inlet throttles. Likewise, this common control chamber is connected to the control valve chamber via two flow restrictors, which now makes it possible, depending on the switching position of the valve member, to relieve the common control chamber via one or both flow restrictors. This leads to a rapid or less rapid pressure drop in the common control room, so that the outer valve needle opens either quickly or somewhat more slowly. It when the outer control chamber is separated from the inner control chamber by the stroke movement of the outer valve needle is particularly advantageous. After reaching this position of the valve needles, the two valve needles can be controlled independently, so that the inner valve needle can be kept closed while the outer valve needle is open.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung begrenzen die ventilsitzabgewand- ten Stirnseiten der Ventilnadeln nicht direkt den inneren bzw. den äußeren Steuerraum, sondern die Ventilnadeln liegen an einem inneren und einem äußeren Ventilkolben an, welche die jeweiligen Steuerräume begrenzen. Dies bietet den Vorteil, dass die Steuerkolben separat gefertigt werden können, was es ermöglich, beispielsweise andere Materialien zu verwenden oder diese mit unterschiedlichenIn a further advantageous embodiment, the end faces of the valve needles facing away from the valve seat do not directly delimit the inner or outer control chamber, but rather the valve needles abut an inner and an outer valve piston, which delimit the respective control rooms. This has the advantage that the control pistons can be manufactured separately, which makes it possible, for example, to use other materials or to use different materials
Verfahren zu fertigen.Manufacturing process.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der äußere Steuerraum als Ringraum ausgebildet, der stets vom inneren Steuerraum getrennt ist. Hierdurch kön- nen beide Steuerräume getrennt angesteuert werden. Der Ringraum kann hierbei entweder die Ventilinnennadel oder den inneren Ventilkolben umgeben, so dass eine kompakte Bauweise des Kraftstoffeinspritzventils ermöglicht wird.In a further advantageous embodiment, the outer control space is designed as an annular space, which is always separated from the inner control space. As a result, both control rooms can be controlled separately. The annulus can either the valve inner needle or the inner valve piston surround, so that a compact design of the fuel injector is made possible.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfin- düng sind der Beschreibung und der Zeichnung entnehmbar.Further advantages and advantageous configurations of the subject matter of the invention can be found in the description and the drawing.
Zeichnungdrawing
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kraft- stoffeinspritzventils dargestellt. Es zeigtThe drawing shows two exemplary embodiments of the fuel injection valve according to the invention. It shows
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil, wobei der Mittelteil der Übersichtlichkeit halber weggelassen wurde, Figur 2a bis 2c eine Vergrößerung des Steuerventils in verschiedenen Schaltstel- hingen,1 shows a longitudinal section through a fuel injection valve according to the invention, the middle part being omitted for the sake of clarity, FIGS. 2a to 2c show an enlargement of the control valve in different switching positions,
Figur 3 a und 3b eine Vergrößerung des mit III bezeichneten Ausschnitts von Figur 1 im Bereich der Steuerräume und Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfmdungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils, wobei hier nur der mit A bezeichnete Ab- schμitt des in Figur 1 gezeigten Kraftstoffeinspritzventils dargestellt ist.3 a and 3 b show an enlargement of the section from FIG. 1 designated III in the area of the control rooms and FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of the fuel injection valve according to the invention, only the section labeled A of the fuel injection valve shown in FIG. 1 being shown here.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. Das Kraftstoffeinspritzventil ist in einem Abschnitt A und einem Abschnitt B dargestellt, wobei der Teil zwischen diesen beiden Abschnitten der Übersichtlichkeit halber weggelassen wurde. Der Abschnitt B, der die eigentliche Düse darstellt, ist aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, so dass hier nur seine wesentlichen Teile beschrieben sind, wogegen der AbschnittFIG. 1 shows a first exemplary embodiment of the fuel injection valve according to the invention. The fuel injector is shown in a section A and a section B, the part between these two sections being omitted for the sake of clarity. Section B, which represents the actual nozzle, is sufficiently known from the prior art, so that only its essential parts are described here, whereas the section
A die für die Erfindung wesentlichen Teile beinhaltet.A contains the essential parts for the invention.
Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst ein Gehäuse 1, das einen Haltekörper 9, eine Drosselplatte 7, einen Steuerkörper 5 und einen Ventilkörper 3 umfasst, die in dieser Reihenfolge aneinander anliegen. Der Ventilkörper 3 wird durch eine Spannmutter 2, die an einer Schulter des Ventilkörpers 3 anliegt und in ein Gewinde am Haltekörper 9 eingeschraubt ist, gegen den Steuerkörper 5 gedrückt, so dass der Steuerkörper 5 über die Drosselplatte 7 auf den Haltekörper 9 drückt. Dadurch bleiben sämtliche Teile des Gehäuses 1 in ihrer vorgesehenen Position. Im Ventilkörper 3 ist eine Bohrung 11 ausgebildet, die als Sackbohrung ausgeführt ist und die an ihrem brennraumseitigen Ende einen konischen Ventilsitz 20 bildet. Im konischen Ventilsitz 20 sind zwei Einspritzöffnungsreihen 26, 28 ausgebildet, wobei die äußere Einspritzöffnungsreihe 26 stromaufwärts der inneren Einspritzöffnungsreihe 28 ausgebildet ist. Beide Einspritzöffnungsreihen 26, 28 münden in Einbaulage des Kraftstoffeinspritzventils in den Brennraum desselben.The fuel injection valve comprises a housing 1, which comprises a holding body 9, a throttle plate 7, a control body 5 and a valve body 3, which abut one another in this order. The valve body 3 is replaced by a Clamping nut 2, which rests on a shoulder of the valve body 3 and is screwed into a thread on the holding body 9, is pressed against the control body 5, so that the control body 5 presses on the holding body 9 via the throttle plate 7. As a result, all parts of the housing 1 remain in their intended position. A bore 11 is formed in the valve body 3, which is designed as a blind bore and which forms a conical valve seat 20 at its end on the combustion chamber side. Two rows of injection openings 26, 28 are formed in the conical valve seat 20, the outer row of injection openings 26 being formed upstream of the inner row of injection openings 28. Both rows of injection openings 26, 28 open into the combustion chamber of the same in the installed position of the fuel injection valve.
In der Bohrung 11 ist eine Ventilaußennadel 17 längsverschiebbar angeordnet, die an einem brennraumabgewandten Abschnitt in der Bohrung 11 dichtend geführt ist. Zwischen der Ventilaußennadel 17 und der Wand der Bohrung 11 ist ein Druckraum 12 ausgebildet, der über einen im Haltekörper 9, der Drosselklappe 7, dem Steuerkörper 5 und dem Ventilkörper 3 verlaufenden Zulaufkanal 8 mitIn the bore 11, an outer valve needle 17 is arranged to be longitudinally displaceable and is sealingly guided on a section in the bore 11 facing away from the combustion chamber. Between the outer valve needle 17 and the wall of the bore 11, a pressure chamber 12 is formed, which also has an inlet channel 8 running in the holding body 9, the throttle valve 7, the control body 5 and the valve body 3
Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar ist. Der Zulaufkanal 8 mündet hierbei in eine radiale Erweiterung des Druckraums 12, wobei sich diese radiale Erweiterung direkt an den Abschnitt der Bohrung 11 anschließt, in der die Ventilaußennadel 17 gefuhrt ist. Am ventilsitzzugewandten Ende der Ventilaußennadel 17 ist eine äußere Ventildichtfläche 22 ausgebildet, die zumindest näherungsweise ke- gelstumpfförmig ausgebildet ist und die mit dem Ventilsitz 20 zusammenwirkt. Die Ventilaußennadel 17 weist eine Längsbohrung 16 auf, so dass die Ventilaußennadel 17 eine Hohlnadel bildet. In der Längsbohrung 16 der Ventilaußennadel 17 ist eine Ventilinnennadel 15 längsverschiebbar angeordnet, die an ihrem ven- tilsitzseitigen Ende ebenfalls eine konische Ventildichtfläche 24 aufweist, mit der die Ventilinnennadel 15 mit dem Ventilsitz 20 zusammenwirkt.Fuel can be filled under high pressure. The inlet channel 8 opens into a radial extension of the pressure chamber 12, this radial extension directly adjoining the section of the bore 11 in which the valve outer needle 17 is guided. At the end of the outer valve needle 17 facing the valve seat, an outer valve sealing surface 22 is formed which is at least approximately frustoconical and which interacts with the valve seat 20. The outer valve needle 17 has a longitudinal bore 16, so that the outer valve needle 17 forms a hollow needle. In the longitudinal bore 16 of the valve outer needle 17, a valve inner needle 15 is arranged so as to be longitudinally displaceable, which also has a conical valve sealing surface 24 at its end on the valve seat side, with which the valve inner needle 15 interacts with the valve seat 20.
Die Steuerung der äußeren Einspritzöffhungen 26 und der inneren Einspritzöffnungen 28 erfolgt in der Weise, dass sich bei genügend hohem Druck im Druck- räum 12 eine Kraft auf die Druckschulter 13 ergibt, die vom Ventilsitz weg gerichtet ist. Hierdurch bewegt sich die Ventilaußennadel 17 vom Ventilsitz 20 weg, so dass die äußeren Einspritzöffnungen 26 freigegeben werden und Kraftstoff aus dem Druckraum 12 durch die äußeren Einspritzöffnungen 26 in den Brennraum eingespritzt wird. Hebt auch die Ventilinnennadel 15, die durch den hydraulischen Druck auf Teile der Ventildichtfläche 24 eine vom Ventilsitz 20 weggerichtete Kraft erfährt, vom Ventilsitz 20 ab, so werden die inneren Einspritzöffnungen 28 freigegeben und Kraftstoff wird gleichzeitig durch die äußeren Einspritzöffhungen 26 und die inneren Einspritzöffnungen 28 eingespritzt. Bei Anlage der äußeren Ventilnadel 17 oder der äußeren und der inneren Ventilnadel am Ventilsitz 20 werden sämtliche Einspritzöffhungen 26, 28 verschlossen und die Einspritzung ist beendet.The control of the outer injection openings 26 and of the inner injection openings 28 takes place in such a way that when the pressure in the pressure chamber 12 is sufficiently high, a force is exerted on the pressure shoulder 13 which is directed away from the valve seat. As a result, the outer valve needle 17 moves away from the valve seat 20, so that the outer injection openings 26 are released and fuel is injected from the pressure chamber 12 through the outer injection openings 26 into the combustion chamber. Also lifts the valve inner needle 15, which is directed away from the valve seat 20 due to the hydraulic pressure on parts of the valve sealing surface 24 Experienced force from the valve seat 20, the inner injection openings 28 are released and fuel is injected simultaneously through the outer injection openings 26 and the inner injection openings 28. When the outer valve needle 17 or the outer and the inner valve needle are seated on the valve seat 20, all the injection openings 26, 28 are closed and the injection is ended.
Im Steuerkörper 5 ist ein Kolbenraum 32 ausgebildet, der an beiden Stirnseiten des Steuerkörpers 5 offen ist. Im Kolbenraum 32 ist ein äußerer Ventilkolben 34 und ein im äußeren Ventilkolben 34 angeordneter innerer Ventilkolben 36 angeordnet. Hierbei liegt der äußere Ventilkolben 34 an der Ventilaußennadel 17 an, während der innere Ventilkolben 36 an der Ventilinnennadel 15 anliegt. Im Kolbenraum 32 ist darüber hinaus eine Schließfeder 38 angeordnet, die sich einen- ends an einen im Kolbenraum 32 ausgebildeten Absatz und anderenends am äuße- ren Ventilkolben 34 abstützt, wobei die Schließfeder 38 so unter Vorspannung steht, dass sie den äußeren Ventilkolben 34 und damit die Ventilaußennadel 17 in Richtung des Ventilsitzes 20 drückt. Figur 3a und 3b zeigen jeweils eine Vergrößerung des Kolbenraums 32.A piston chamber 32 is formed in the control body 5 and is open on both end faces of the control body 5. An outer valve piston 34 and an inner valve piston 36 arranged in the outer valve piston 34 are arranged in the piston chamber 32. Here, the outer valve piston 34 abuts the valve outer needle 17, while the inner valve piston 36 abuts the valve inner needle 15. In addition, a closing spring 38 is arranged in the piston chamber 32, which is supported at one end on a shoulder formed in the piston chamber 32 and at the other end on the outer valve piston 34, the closing spring 38 being pretensioned such that it engages the outer valve piston 34 and thus the outer valve needle 17 presses in the direction of the valve seat 20. FIGS. 3a and 3b each show an enlargement of the piston chamber 32.
Der äußere Ventilkolben 34 begrenzt mit seiner der Ventilaußennadel 17 abgewandten Stirnseite einen äußeren Steuerraum 56, der außen von der Wand des Kolbenraums 32 und dem äußeren Ventilkolben 34 gegenüber von der Drosselplatte 7 begrenzt wird. Der äußere Steuerraum 56 ist über eine Zulaufdrossel 47, über eine in der Drosselplatte 7 ausgebildete Verbindungsnut 53 mit dem Zulauf- kanal 8 verbunden. Darüber hinaus geht vom äußeren Steuerraum 56 eine Ablaufdrossel 49 ab, die in einen Steuerventilraum 60 eines Steuerventils 30 mündet, das im Haltekörper 9 angeordnet ist. Der innere Ventilkolben 36 begrenzt mit seiner der Ventilinnennadel 15 abgewandten Stirnseite einen inneren Steuerraum 54, der über eine Zulaufdrossel 47, die in der Drosselplatte 7 ausgebildet ist, über die Verbindungsnut 53 mit dem Zulaufkanal 8 verbunden. Auch der innere Steuerraum 54 ist über eine innere Ablaufdrossel 51 mit dem Steuerventilraum 60 verbunden.The outer valve piston 34 delimits, with its end facing away from the valve outer needle 17, an outer control chamber 56, which is delimited on the outside by the wall of the piston chamber 32 and the outer valve piston 34 opposite by the throttle plate 7. The outer control chamber 56 is connected to the inlet channel 8 via an inlet throttle 47, via a connecting groove 53 formed in the throttle plate 7. In addition, an outlet throttle 49 extends from the outer control chamber 56, which opens into a control valve chamber 60 of a control valve 30, which is arranged in the holding body 9. The inner valve piston 36 delimits, with its end facing away from the valve inner needle 15, an inner control chamber 54, which is connected to the inlet channel 8 via an inlet throttle 47, which is formed in the throttle plate 7, via the connecting groove 53. The inner control chamber 54 is also connected to the control valve chamber 60 via an inner outlet throttle 51.
Im Haltekörper 9 ist ein Leckölraum 40 ausgebildet, der mit einem Kraftstoff- rücklaufsystem verbunden ist und in dem stets ein niedriger Kraftstoffdruck herrscht. Über einen Ablaufkanal 42, der im Haltekörper 9 der Drosselplatte 7 und im Steuerkörper 5 verläuft, ist der Kolbenraum 32 mit dem Leckölraum 40 verbunden, so dass im Kolbenraum 32 stets ein niedriger Kraftstoffdruck herrscht. Aus dem Druckraum 12 austretender und zwischen der Ventilaußennadel 17 und der Wand der Bohrung 11 hindurchfließender Kraftstoff wird so abgeführt, so dass es zu keinem Druckanstieg im Kolbenraum 32 kommt. Der Leckölraum 40 ist über eine Ablauföffnung 68 ebenfalls mit dem Steuerventilraum 60 verbunden. Figur 2a zeigt den näheren Aufbau des Steuerventils 30 und macht die Wirkungsweise deutlich. Im Steuerventilraum 60 ist ein Ventilglied 62 angeordnet, das mit einem Piezosteller 66 verbunden ist. Mit Hilfe des Piezostellers 66 kann das Ventilglied 62 in Längsrichtung im Steuerventilraum 60 bewegt werden. Das Ventilglied 62 weist eine erste Dichtfläche 74 auf, mit der das Ventilglied 62 in der in Figur 2a dargestellten ersten Schaltposition an einem im Steuerventilraum 60 ausgebildeten ersten Ventilsitz 70 anliegt. Hierdurch wird die Ablauföffnung 68, die als ein das Ventilglied 62 umgebender Ringspalt ausgebildet ist und über den derA leak oil chamber 40 is formed in the holding body 9, which is connected to a fuel return system and in which there is always a low fuel pressure prevails. The piston chamber 32 is connected to the leakage oil chamber 40 via an outlet channel 42, which runs in the holding body 9 of the throttle plate 7 and in the control body 5, so that there is always a low fuel pressure in the piston chamber 32. Fuel emerging from the pressure chamber 12 and flowing between the valve outer needle 17 and the wall of the bore 11 is discharged so that there is no pressure increase in the piston chamber 32. The leakage oil chamber 40 is also connected to the control valve chamber 60 via an outlet opening 68. Figure 2a shows the detailed structure of the control valve 30 and makes the mode of operation clear. A valve member 62, which is connected to a piezo actuator 66, is arranged in the control valve chamber 60. With the aid of the piezo actuator 66, the valve member 62 can be moved in the longitudinal direction in the control valve chamber 60. The valve member 62 has a first sealing surface 74 with which the valve member 62 in the first switching position shown in FIG. 2a bears against a first valve seat 70 formed in the control valve chamber 60. As a result, the drain opening 68, which is designed as an annular gap surrounding the valve member 62 and through which the
Steuerventilraum 60 mit dem Leckölraum 40 verbunden ist, verschlossen. Über eine im Steuerventilraum 60 angeordnete Schließfeder 64 wird das Ventilglied 62 in Anlage an den ersten Ventilsitz 70 gepresst, so dass bei nicht bestromtem Piezosteller 66 das Ventilglied 62 in dieser ersten Schaltposition bleibt. In der ersten Schaltposition sind beide Ablaufdrosseln 49, 51 , die in den Steuerventilraum 60 münden, geöffnet. Da der Steuerventilraum 60 jetzt keine Verbindung zum Leckölraum 40 hat, baut sich in diesem der hohe Kraftstoffdruck der im Hochdruckbereich des Kraftstoffeinspritzventils, also im Zulaufkanal 8, vorhanden ist, auf. Hierdurch herrscht auch im äußeren Steuerraum 56 und im inneren Steuerraum 54 ein hoher Kraftstoffdruck, der sowohl den äußeren Ventilkolben 34 und damit dieControl valve chamber 60 is connected to the leak oil chamber 40, closed. Via a closing spring 64 arranged in the control valve chamber 60, the valve member 62 is pressed into contact with the first valve seat 70, so that the valve member 62 remains in this first switching position when the piezo actuator 66 is not energized. In the first switching position, both flow restrictors 49, 51, which open into the control valve chamber 60, are open. Since the control valve chamber 60 now has no connection to the leakage oil chamber 40, the high fuel pressure that is present in the high-pressure region of the fuel injection valve, that is to say in the inlet channel 8, builds up in the latter. As a result, there is also a high fuel pressure in the outer control chamber 56 and in the inner control chamber 54, which both the outer valve piston 34 and thus the
Ventilaußennadel 17, als auch den inneren Ventilkolben 36 und damit die Ventilinnennadel 15 in Richtung des Ventilsitzes 20 drückt. In dieser Stellung der Ventilkolben 34, 36 sind die Steuerräume 54, 56 miteinander verbunden und bilden einen gemeinsamen Steuerraum. Da der äußere Ventilkolben 36 eine größere, den äußeren Steuerraum 56 begrenzende Fläche aufweist als die Druckschulter 13 der äußeren Ventilnadel 17, bleibt die äußere Ventilnadel 17 geschlossen, obwohl im Druckraum 12 stets ein hoher Kraftstoffdruck herrscht.Valve outer needle 17, as well as the inner valve piston 36 and thus the valve inner needle 15 in the direction of the valve seat 20. In this position of the valve pistons 34, 36, the control spaces 54, 56 are connected to one another and form a common control space. Since the outer valve piston 36 has a larger area delimiting the outer control chamber 56 than the pressure shoulder 13 of the outer valve needle 17, the outer valve needle 17 remains closed, although there is always a high fuel pressure in the pressure chamber 12.
In Figur 2b ist die zweite Schaltposition des Ventilglieds 62 dargestellt, die dieses entgegen der Kraft der Schließfeder 64 durch Bewegung mittels des Piezostellers 66 einnehmen kann. In dieser Stellung hat die erste Dichtfläche 74 des Ventilglieds 62 vom ersten Ventilsitz 70 abgehoben, so dass die Ablauföffnung 68 nun geöffnet ist. Hierdurch fließt Kraftstoff aus dem Steuerventilraum 60 in den Leckölraum 40, so dass der Kraftstoffdruck im Steuerventilraum 60 sinkt. Da nach wie vor beide Ablaufdrosseln 49, 51 geöffnet sind, fließt Kraftstoff sehr rasch aus dem äußeren Steuerraum 56 und dem inneren Steuerraum 54 über den Steuerventilraum 60 in den Leckölraum 40 ab, wobei die Zulaufdrosseln 45, 47 so bemessen sind, dass weniger Kraftstoff über diese Zulaufdrosseln 45, 47 in die Steuerräume 54, 56 nachfließt, als über die Ablaufdrossel 49, 51 abfließt. Hierdurch sinkt der Druck im äußeren Steuerraum 54 und im inneren Steuerraum 56 ab. Die dritteIn Figure 2b, the second switching position of the valve member 62 is shown, the latter against the force of the closing spring 64 by movement by means of the piezo actuator 66 can take. In this position, the first sealing surface 74 of the valve member 62 has lifted off the first valve seat 70, so that the drain opening 68 is now open. As a result, fuel flows from the control valve chamber 60 into the leakage oil chamber 40, so that the fuel pressure in the control valve chamber 60 drops. Since both outlet throttles 49, 51 are still open, fuel flows very quickly from the outer control chamber 56 and the inner control chamber 54 via the control valve chamber 60 into the leakage oil chamber 40, the inlet throttles 45, 47 being dimensioned in such a way that less fuel overflows these inlet throttles 45, 47 flow into the control chambers 54, 56 when the outlet throttle 49, 51 flows off. As a result, the pressure in the outer control chamber 54 and in the inner control chamber 56 drops. The third
Schaltposition des Ventilglieds 62 ist in Figur 2c dargestellt und zeigt das Ventilglied 62, wie es mit seiner der ersten Dichtfläche 74 gegenüberliegenden Stirnseite, die als zweite Dichtfläche 76 ausgebildet ist, am zweiten Ventilsitz 72 anliegt, der an der Drosselplatte 7 ausgebildet ist. In dieser dritten Schaltposition wird die innere Ablaufdrossel 51 verschlossen, so dass nunmehr der äußere Steuerraum 56 mit dem Steuerventilraum 60 verbunden ist. Die Ablauföffnung 68 bleibt nach wie vor geöffnet.Switching position of the valve member 62 is shown in FIG. 2 c and shows the valve member 62 as it rests with its end face opposite the first sealing surface 74, which is designed as a second sealing surface 76, on the second valve seat 72, which is designed on the throttle plate 7. In this third switching position, the inner outlet throttle 51 is closed, so that the outer control chamber 56 is now connected to the control valve chamber 60. The drain opening 68 remains open.
Die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils ist wie folgt: zu Beginn des Einspritzvorgangs ist das Ventilglied 62 des Steuerventils 30 in seiner erstenThe fuel injector works as follows: at the beginning of the injection process, the valve member 62 of the control valve 30 is in its first
Schaltposition, d.h. in Anlage am ersten Ventilsitz 70. Über die Verbindung des äußeren Steuerraums 56 und des inneren Steuerraums 54 über die äußere Zulaufdrossel 45 und die innere Zulaufdrossel 47 mit dem Hochdruckbereich, also dem Zulaufkanal 8, herrscht in beiden Steuerräumen 54, 56 derselbe Kraftstoffdruck wie im Zulaufkanal 8. Durch die hydraulische Kraft auf den inneren VentilkolbenSwitching position, i.e. in contact with the first valve seat 70. Via the connection of the outer control chamber 56 and the inner control chamber 54 via the outer inlet throttle 45 and the inner inlet throttle 47 to the high-pressure region, that is to say the inlet duct 8, the same fuel pressure as in the inlet duct prevails in both control chambers 54, 56 8. By the hydraulic force on the inner valve piston
36 und den äußeren Ventilkolben 34 werden die Ventilaußennadel 17 und die Ventilinnennadel 15 gegen den Ventilsitz 20 gedrückt und verschließen sämtliche Einspritzöffnungen 26, 28. Soll eine Einspritzung nur durch die äußeren Einspritzöffnungen 26 erfolgen, so wird das Ventilglied 62 über eine entsprechende Bestromung des Piezostellers 66 von seiner ersten Schaltposition in die dritte36 and the outer valve piston 34, the outer valve needle 17 and the inner valve needle 15 are pressed against the valve seat 20 and close all the injection openings 26, 28. If injection is to take place only through the outer injection openings 26, the valve member 62 is supplied with current through the piezo actuator 66 from its first switching position to the third
Schaltposition bewegt, wie sie in Figur 2c dargestellt ist. Die äußere Ablaufdrossel 49 ist hierbei so dimensioniert, dass der Druck in den beiden Steuerräumen 54, 56 auch dann abfällt, wenn die innere Ablaufdrossel 51 durch das Ventilglied 62 verschlossen wird. Es fließt also weniger Kraftstoff über die Zulaufdrosseln 45, 47 in die Steuerräume 54, 56 nach, als über die äußere Ablaufdrossel 49 in den Leckölraum 40 abfließt. Hierdurch sinkt der Druck im äußeren Steuerraum 56 und im inneren Steuerraum 54 so lange, bis die hydraulische Kraft auf die Druckschulter 13 der Ventilaußennadel 17 größer ist als die hydraulische Kraft und die Federkraft der Schließfeder 38 auf den äußeren Ventilkolben 34. Hierdurch be- wegt sich die Ventilaußennadel 17 vom Ventilsitz 20 weg und öffnet die äußerenSwitching position moves, as shown in Figure 2c. The outer outlet throttle 49 is dimensioned in such a way that the pressure in the two control spaces 54, 56 also drops when the inner outlet throttle 51 is closed by the valve member 62. So less fuel flows into the control chambers 54, 56 via the inlet throttles 45, 47 than via the outer outlet throttle 49 into the Leakage oil chamber 40 flows out. As a result, the pressure in the outer control chamber 56 and in the inner control chamber 54 drops until the hydraulic force on the pressure shoulder 13 of the outer valve needle 17 is greater than the hydraulic force and the spring force of the closing spring 38 on the outer valve piston 34. This moves the valve outer needle 17 away from the valve seat 20 and opens the outer
Einspritzöffnungen 26, durch die nun Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird. Durch die Bewegung der Ventilaußennadel 17 bewegt sich auch der äußere Ventilkolben 34, bis er an der Drosselscheibe 7 zur Anlage kommt. Durch die An- schrägung der Stirnseite des äußeren Ventilkolbens 34 ist an diesem eine Dicht- kante 37 ausgebildet, die durch ihre Anlage an der Drosselscheibe 7 den äußerenInjection openings 26 through which fuel is now injected into the combustion chamber. The movement of the valve outer needle 17 also moves the outer valve piston 34 until it comes into contact with the throttle disk 7. Due to the beveling of the end face of the outer valve piston 34, a sealing edge 37 is formed on the latter, which, due to its abutment on the throttle disk 7, the outer
Steuerraum 56 vom inneren Steuerraum 54 trennt. Da der innere Steuerraum 54 nunmehr keine hydraulische Verbindung zum Steuerventilraum 60 und damit zum Leckölraum 40 hat, fällt der Druck im inneren Steuerraum 54 nicht weiter ab, sondern steigt über einen entsprechenden Kraftstoffzulauf durch die innere Zu- laufdrossel 47 wieder auf das Niveau des Zulaufkanals 8 an. Dadurch bleibt die hydraulische Kraft auf den inneren Ventilkolben 36 und damit auf die Ventilinnennadel 15 so groß, dass die Ventilinnennadel 15 in ihrer Schließstellung verharrt und die inneren Einspritzöffnungen 28 verschließt. Zur Beendigung des Einspritzvorgangs wird das Ventilglied 62 des Steuerventils 30 durch den Piezosteller 66 wieder zurück in die erste Schaltposition gefahren, wie sie in Figur 2a dargestellt ist. Über zulaufenden Kraftstoff durch die äußere Zulaufdrossel 45 steigt der Druck im äußeren Steuerraum 56 rasch wieder an, da durch die äußere Ablaufdrossel 49 kein Kraftstoff mehr abfließt. Sobald der Kraftstoffdruck im äußeren Steuerraum 56 so weit angestiegen ist, dass die dadurch ausgeübte Kraft größer ist als die hydraulische Kraft auf die Druckschulter 13 der Ventilaußennadel 17, bewegt sich die Ventilaußennadel 17, angetrieben durch den äußeren Ventilkolben 34, zurück in ihre Schließposition, d.h. in Anlage an den Ventilsitz 20 und verschließt hierdurch die äußeren Einspritzöffnungen 26.Control room 56 separates from the inner control room 54. Since the inner control chamber 54 now has no hydraulic connection to the control valve chamber 60 and thus to the leakage oil chamber 40, the pressure in the inner control chamber 54 does not drop further, but rises again to the level of the inlet channel 8 via a corresponding fuel supply through the inner inlet throttle 47 on. As a result, the hydraulic force on the inner valve piston 36 and thus on the valve inner needle 15 remains so great that the valve inner needle 15 remains in its closed position and closes the inner injection openings 28. To end the injection process, the valve member 62 of the control valve 30 is moved back into the first switching position by the piezo actuator 66, as shown in FIG. 2a. The pressure in the outer control chamber 56 quickly rises again as fuel flows in through the outer inlet throttle 45, since no more fuel flows out through the outer outlet throttle 49. As soon as the fuel pressure in the outer control chamber 56 has risen so far that the force exerted thereby is greater than the hydraulic force on the pressure shoulder 13 of the outer valve needle 17, the outer valve needle 17, driven by the outer valve piston 34, moves back into its closed position, i.e. in contact with the valve seat 20 and thereby closes the outer injection openings 26.
Da der Druck in dem vereinigten Steuerraum 54, 56 zu Beginn der Einspritzung nur über den Ablauf durch die äußere Ablaufdrossel 49 abfällt, ist dieser Druckabfall relativ langsam, so dass auch die Ventilaußennadel 17 nur langsam öffnet, was ein genaues Dosieren der Einspritzmenge ermöglicht. Da eine Einspritzung nur durch einen Teil der Einspritzöffnungen meist eine Vor- oder Nacheinsprit- zung ist, die eine nur sehr geringe Kraftstoffmenge aufweist, ist eine genaue Dosierung hier besonders wichtig.Since the pressure in the combined control chamber 54, 56 drops at the beginning of the injection only via the outlet through the outer outlet throttle 49, this pressure drop is relatively slow, so that the valve outer needle 17 also opens only slowly, which enables precise metering of the injection quantity. Since an injection only through a part of the injection openings usually a pre- or post-injection is only a very small amount of fuel, an exact dosage is particularly important here.
Wenn bei Volllast der Brem kraftmaschine sehr viel Kraftstoff im Brennraum be- nötigt wird, soll die Einspritzung durch sämtliche Einspritzöffnungen 26, 28 erfolgen. Hierzu wird das Steuerventil 30 so betätigt, dass das Ventilglied 62 in seine zweite Schaltposition fährt, wie es in Figur 2b dargestellt ist. Hierdurch wird der gemeinsame Steuerraum, der durch den äußeren Steuerraum 56 und den inneren Steuerraum 54 gebildet wird, über die äußere Ablaufdrossel 49 und die innere Ablaufdrossel 51 mit dem Steuerventilraum 60 verbunden. Da nun ein deutlich höherer Ablaufquerschnitt bereitsteht, fallt der Druck in den Steuerräumen 54, 56 sehr rasch ab und es öffnet zuerst die Ventilaußennadel 17 in der oben beschriebenen Art und Weise und, je nach Auslegung der Druckfläche an der inneren Ventildichtfläche 24 der Ventilinnennadel 15, mit kurzem oder etwas längerem Abstand auch die Ventilinnennadel 15. Hierbei verfährt der innere VentilkolbenIf a large amount of fuel is required in the combustion chamber at full load of the brake engine, the injection should take place through all injection openings 26, 28. For this purpose, the control valve 30 is actuated such that the valve member 62 moves into its second switching position, as shown in FIG. 2b. As a result, the common control chamber, which is formed by the outer control chamber 56 and the inner control chamber 54, is connected to the control valve chamber 60 via the outer outlet throttle 49 and the inner outlet throttle 51. Since a significantly higher discharge cross-section is now available, the pressure in the control spaces 54, 56 drops very rapidly and the valve outer needle 17 first opens in the manner described above and, depending on the design of the pressure surface on the inner valve sealing surface 24 of the valve inner needle 15, with a short or somewhat longer distance also the valve inner needle 15. The inner valve piston moves here
36 so weit, bis er zur Anlage an der Drosselscheibe 7 gelangt. Zur Beendigung der Einspritzung wird das Ventilglied 62 des Steuerventils 30 zurück in seine erste Schaltposition gefahren, wie es in Figur 2a dargestellt ist. Durch die nun verschlossene Ablauföffnung 68 fehlt die Verbindung zum Leckölraum 40, was den Druck im inneren Steuerraum 54 und dem äußeren Steuerraum 56 über Kraft- stoffzufluss durch die innere Zulaufdrossel 47 und die äußere Zulaufdrossel 45 wieder rasch ansteigen lässt, so dass über die entsprechenden hydraulischen Kräfte auf den äußeren Ventilkolben 34 bzw. den inneren Ventilkolben 36 beide Ventilnadeln 15, 17 zurück in ihre Schließstellung fahren.36 until it comes to rest on the throttle disc 7. To end the injection, the valve member 62 of the control valve 30 is moved back to its first switching position, as shown in FIG. 2a. Due to the now closed drain opening 68, there is no connection to the leakage oil chamber 40, which allows the pressure in the inner control chamber 54 and the outer control chamber 56 to rise again rapidly via fuel inflow through the inner inlet throttle 47 and the outer inlet throttle 45, so that the corresponding hydraulic ones Forces on the outer valve piston 34 and the inner valve piston 36 drive both valve needles 15, 17 back into their closed position.
Neben diesen beiden Funktionsbeispielen sind auch andere Schaltmöglichkeiten des Steuerventils 30 denkbar. So kann eine Einspritzung auch in der Weise erfolgen, dass das Ventilglied 62 zuerst in die dritte Schaltposition fahrt, so dass sich, wie oben beschrieben, die Ventilaußennadel 17 öffnet. Anschließend kann das Ventilglied 62 in die zweite Schaltposition gefahren werden, in der auch der innere Steuerraum 54 über die innere Ablaufdrossel 51 entlastet wird. Dadurch öffnet sich jetzt auch die Ventilinnennadel 15, so dass die Einspritzung zuerst nur durch die äußeren Einspritzöffnungen 26 und anschließend durch sämtliche Einspritzöffnungen 26, 28 erfolgt, so dass sich eine Einspritzverlaufsformung ergibt, deren genauer Verlauf auch noch über die Schaltgeschwindigkeit des Piezostellers 66 beeinflussbar ist. Anschließend wird das Ventilglied 62 in seine erste Schaltposition zurückgefahren, so dass die Ventilnadeln 15, 17 in der oben beschriebenen Art und Weise wieder schließen.In addition to these two functional examples, other switching options of the control valve 30 are also conceivable. Injection can thus also take place in such a way that valve member 62 first moves into the third switching position, so that, as described above, valve outer needle 17 opens. The valve member 62 can then be moved into the second switching position, in which the inner control chamber 54 is also relieved via the inner outlet throttle 51. As a result, the valve inner needle 15 now also opens, so that the injection takes place first only through the outer injection openings 26 and then through all the injection openings 26, 28, so that an injection profile is formed, the exact profile of which is also via the switching speed of the piezo actuator 66 can be influenced. The valve member 62 is then moved back into its first switching position, so that the valve needles 15, 17 close again in the manner described above.
In Figur 4 ist ein zweites Ausfuhrungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt, wobei hier nur der in Figur 1 mit A bezeichnete Abschnitt des des Kraftstoffeinspritzventils erneut gezeichnet ist. Der Abschnitt B der Figur 1 ist identisch mit dem brennraumseitigen Ende des Kraftstoffeinspritzventils, wie es in Figur 4 dargestellt ist. Das in Figur 4 dargestellte Kraftstoffein- Spritzventil weist ebenfalls ein Gehäuse 1 auf, wobei ein separater Steuerkörper 5 entfällt und der Haltekörper 9 direkt an die Drosselscheibe 7 und diese wiederum an den Ventilkörper 3 grenzt. Der Ventilkörper 3 wird durch eine Spannmutter 2 in gleicher Art und Weise wie bei dem in Figur 1 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel über die Drosselscheibe 7 gegen den Haltekörper 9 gepresst. Im Ventilkörper 3 ist eine Bohrung 11 ausgebildet, in der ebenfalls eine Ventilaußennadel 17 und eineFIG. 4 shows a second exemplary embodiment of the fuel injection valve according to the invention, only the section of the fuel injection valve designated by A in FIG. 1 being drawn again. Section B of FIG. 1 is identical to the end of the fuel injection valve on the combustion chamber side, as shown in FIG. The fuel injection valve shown in FIG. 4 also has a housing 1, a separate control body 5 being dispensed with and the holding body 9 directly adjoining the throttle disk 7 and this in turn bordering the valve body 3. The valve body 3 is pressed by a clamping nut 2 in the same manner as in the exemplary embodiment shown in FIG. 1 via the throttle disk 7 against the holding body 9. A bore 11 is formed in the valve body 3, in which a valve outer needle 17 and a
Ventilinnennadel 15 angeordnet sind, die in der Bohrung 11 längsverschiebbar sind. Am ventilsitzabgewandten Ende ist die Bohrung 11 zu einem Federraum 14 erweitert, in dem die Schließfeder 38 angeordnet ist. Die Ventilaußennadel 17 wird von einer Hülse 18 umgeben, die im Federraum 14 angeordnet ist und zwi- sehen der und einem Stützring 19 die Schließfeder 38 unter Vorspannung angeordnet ist. Die Hülse 18 liegt an der Drosselscheibe 7 an, so dass über die Schließfeder 38 und den Stützring 19 eine Schließkraft auf die Ventilaußennadel 17 ausgeübt wird. In den Federraum 14 mündet der Zulaufkanal 8, so dass der Federraum 14 in seiner Funktion dem Druckraum 12 des in Figur 1 dargestellten Aus- führungsbeispiels entspricht. Der Druckraum 12 setzt sich als Ringraum zwischen der Ventilaußennadel 17 und der Wand der Bohrung 11 bis zum Ventilsitz 20 fort.Valve inner needle 15 are arranged, which are longitudinally displaceable in the bore 11. At the end facing away from the valve seat, the bore 11 is expanded to a spring chamber 14, in which the closing spring 38 is arranged. The valve outer needle 17 is surrounded by a sleeve 18 which is arranged in the spring chamber 14 and between which and a support ring 19 the closing spring 38 is arranged under prestress. The sleeve 18 abuts the throttle disc 7, so that a closing force is exerted on the valve outer needle 17 via the closing spring 38 and the support ring 19. The inlet channel 8 opens into the spring chamber 14, so that the function of the spring chamber 14 corresponds to the pressure chamber 12 of the exemplary embodiment shown in FIG. The pressure chamber 12 continues as an annular space between the outer valve needle 17 and the wall of the bore 11 up to the valve seat 20.
In der Drosselscheibe 7 ist eine Bohrung 39 ausgebildet, in die die Ventilinnennadel 15 hineinragt und in der sie geführt ist. Die Ventilinnennadel 15 ist hierbei länger als die Ventilaußennadel 17 ausgebildet, und sie weist eine erste RingnutA bore 39 is formed in the throttle disk 7, into which the valve inner needle 15 projects and in which it is guided. The valve inner needle 15 is longer than the valve outer needle 17, and it has a first annular groove
77 auf, die auf Höhe der Hülse 18 ausgebildet ist, und eine zweite Ringnut 78, die innerhalb der Drosselscheibe 7 angeordnet ist. Die erste Ringnut 77 und die zweite Ringnut 78 sind über eine Verbindungsnut 79 an der Außenseite der Ventilinnennadel 15 miteinander verbunden und die zweite Ringnut 78 ist über einen in der Drosselklappe 7 und dem Haltekörper 9 verlaufenden Ablaufkanal 58 mit dem Leckölraum 40 verbunden, so dass sowohl in der ersten Ringnut 77 als auch in der zweiten Ringnut 78 stets ein niedriger Kraftstoffdruck herrscht.77, which is formed at the level of the sleeve 18, and a second annular groove 78, which is arranged within the throttle disk 7. The first annular groove 77 and the second annular groove 78 are connected to one another via a connecting groove 79 on the outside of the valve inner needle 15, and the second annular groove 78 is also connected via an outlet channel 58 running in the throttle valve 7 and the holding body 9 connected to the leakage oil chamber 40, so that there is always a low fuel pressure both in the first annular groove 77 and in the second annular groove 78.
Durch die ventilsitzabgewandte Stirnseite der Ventilaußennadel 17, die Hülse 18, die Drosselscheibe 7 und die Ventilinnennadel 15 wird der äußere Steuerraum 56 begrenzt, der über die äußere Ablaufdrossel 49 mit dem Steuerventilraum 60 des Steuerventils 30 verbunden ist. Das Steuerventil 30 entspricht hier in seiner Funktion und Aufbau dem Steuerventil 30, das in Figur 1 bzw. Figur 2a bis 2c dargestellt ist. Durch die ventilsitzabgewandte Stirnseite der Ventilinnennadel 15 und den Grund der Bohrung 39 wird der innere Steuerraum 54 begrenzt, der über die innere Ablaufdrossel 51 mit dem Steuerventilraum 60 verbunden ist. Der innere Steuerraum 54 ist mit der äußeren Zulaufdrossel 49 verbunden, die wiederum in den Hochdruckbereich, also in den Zulaufkanal 8 mündet. Der Steuerventilraum 60 ist über die Ablauföffhung 68 in gleicher Art und Weise, wie in Figur 2a bis 2c dargestellt, mit dem Leckölraum 40 verbindbar.The outer control chamber 56, which is connected to the control valve chamber 60 of the control valve 30 via the outer outlet throttle 49, is delimited by the end of the valve outer needle 17 facing away from the valve seat, the sleeve 18, the throttle disk 7 and the valve inner needle 15. The control valve 30 corresponds here in its function and structure to the control valve 30, which is shown in FIG. 1 or FIGS. 2a to 2c. The inner control chamber 54, which is connected to the control valve chamber 60 via the inner outlet throttle 51, is delimited by the end of the valve inner needle 15 facing away from the valve seat and the bottom of the bore 39. The inner control chamber 54 is connected to the outer inlet throttle 49, which in turn opens into the high-pressure region, that is to say into the inlet channel 8. The control valve chamber 60 can be connected to the leakage oil chamber 40 via the drain opening 68 in the same manner as shown in FIGS. 2a to 2c.
Durch die Bauweise des Kraftstoffeinspritzventils ist hier der äußere Steuerraum 56 stets vom inneren Steuerraum 54 getrennt. Die Funktionsweise der Steuerräume 54, 56 und ihre Ansteuerung durch das Steuerventil 30 sind jedoch gleich wie bei dem in Figur 1 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel. Wenn eine Einspritzung nur durch die äußeren Einspritzöffnungen 26 erfolgen soll, so wird auch hier das Ventilglied 62 von der ersten in die dritte Schaltposition gefahren, wie sie in Figur 2c dargestellt ist. Dadurch kommt das Ventilglied 62 mit seiner zweiten Dichtfläche 76 am zweiten Ventilsitz 72, der hier in der Drosselscheibe 7 ausgebildet ist, zur Anlage. Die innere Ablaufdrossel 51 wird somit verschlossen und die Verbindung des Steuerventilraums 60 mit dem Leckölraum 40 über die Ablauföffnung 68 geöffnet. Der Druck im äußeren Steuerraum 56 fällt ab und die Ventilaußennadel 17 öffnet in der bereits oben beschriebenen bekannten Art und Weise. Die Druckschulter 13, die in Figur 4 nicht dargestellt ist, ist näher am Ventilsitz aus- gebildet als bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Solange dasThe design of the fuel injection valve means that the outer control chamber 56 is always separated from the inner control chamber 54. The operation of the control rooms 54, 56 and their control by the control valve 30 are, however, the same as in the exemplary embodiment shown in FIG. 1. If an injection is to take place only through the outer injection openings 26, the valve member 62 is also moved here from the first to the third switching position, as shown in FIG. 2c. As a result, the valve member 62 comes into contact with its second sealing surface 76 on the second valve seat 72, which is formed here in the throttle disk 7. The inner outlet throttle 51 is thus closed and the connection of the control valve chamber 60 to the leakage oil chamber 40 is opened via the outlet opening 68. The pressure in the outer control chamber 56 drops and the valve outer needle 17 opens in the known manner already described above. The pressure shoulder 13, which is not shown in FIG. 4, is formed closer to the valve seat than in the embodiment shown in FIG. 1. As long as that
Ventilglied 62 in der dritten Schaltstellung verharrt, bleibt der Hochdruck im inneren Steuerraum 54 erhalten, und ein Kraftstofffluss durch den Ringspalt zwischen der Wand der Bohrung 39 und der inneren Ventilnadel 15 wird durch die zweite Ringnut 78, die über den Ablaufkanal 58 stets drucklos ist, verhindert, in- dem gegebenenfalls eindringender Kraftstoff abgeleitet wird. Zur Beendigung der Einspritzung wird das Ventilglied 62 wiederum rasch in die erste Schaltposition zurückgefahren.The valve member 62 remains in the third switching position, the high pressure remains in the inner control chamber 54, and a fuel flow through the annular gap between the wall of the bore 39 and the inner valve needle 15 is prevented by the second annular groove 78, which is always depressurized via the outlet channel 58, prevented by diverting any fuel that might penetrate. To end the Injection, the valve member 62 is in turn quickly moved back into the first switching position.
Zur Einspritzung über sämtliche Einspritzöffnungen 26, 28 wird das Ventilglied 62 in die zweite Schaltposition gefahren, wie sie in Figur 2b dargestellt ist. Hierdurch werden in gleicher Art und Weise, wie oben bereits dargestellt, sowohl die innere Ablaufdrossel 51, als auch die äußere Ablaufdrossel 49 aufgesteuert, wodurch der Druck sowohl im inneren Steuerraum 54 als auch im äußeren Steuerraum 56 abfällt. Hierdurch öffnen rasch hintereinander die Ventilaußennadel 17 und die Ventilinnennadel 15 und geben sämtliche Einspritzöffnungen 26, 28 frei.For injection via all injection openings 26, 28, the valve member 62 is moved into the second switching position, as shown in FIG. 2b. As a result, both the inner discharge throttle 51 and the outer discharge throttle 49 are turned on in the same way as already described above, as a result of which the pressure drops both in the inner control chamber 54 and in the outer control chamber 56. As a result, the valve outer needle 17 and the valve inner needle 15 open in quick succession and open all the injection openings 26, 28.
Durch das Bewegen des Ventilglieds 62 zurück in die erste Schaltposition füllen sich die Steuerräume 54, 56 erneut mit Kraftstoff unter Hochdruck, so dass die Ventilaußennadel 17 und die Ventilinnennadel 15 in ihre Schließstellung zurückgleiten.By moving the valve member 62 back into the first switching position, the control spaces 54, 56 fill again with fuel under high pressure, so that the outer valve needle 17 and the inner valve needle 15 slide back into their closed position.
Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Druckabfall im äußeren Steuerraum 56 nicht variiert werden, so dass bei jeder Öffnungsbewegung der Druck dort gleich schnell abfällt. Hierdurch öffnet die Ventilaußennadel 17 stets etwa mit der gleichen Öffnungsgeschwindigkeit.In the exemplary embodiment shown in FIG. 4, the pressure drop in the outer control chamber 56 cannot be varied, so that the pressure there drops at the same rate with each opening movement. As a result, the outer valve needle 17 always opens at approximately the same opening speed.
Die Bewegung des Ventilglieds 62 kann außer durch einen Piezosteller 66 auch durch einen anderen Antrieb erfolgen, der es erlaubt, das Ventilglied 62 in linearer Richtung zu bewegen und in die erste, zweite und dritte Schaltposition zu bewegen. Piezosteller sind hierzu jedoch sehr geeignet, da sie sehr rasch arbeiten und jede beliebige Längenänderung zwischen ihren Maximalauslenkungen anfahren können. In addition to a piezo actuator 66, the valve member 62 can also be moved by another drive which allows the valve member 62 to be moved in the linear direction and to be moved into the first, second and third switching positions. Piezo actuators are very suitable for this, however, because they work very quickly and can start any length change between their maximum deflections.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse, in dem ein Ventilsitz (20) ausgebildet ist und eine Ventilaußennadel (17) und eine Ventilinnennadel (15) angeordnet sind, und mit einem äußeren Steuerraum (56), durch dessen Druck zumindest mittelbar eine Schließkraft auf die Ventilaußennadel (17) ausübbar ist, und mit einem inneren Steuerraum (54), durch dessen Druck zumindest mittelbar eine Schließkraft auf die Ventilinnennadel (15) ausübbar ist, wobei die Schließkräfte in Richtung des Ventilsit- zes (20) wirken und der innere Steuerraum (54) über eine innere Ablaufdrossel (51) und der äußere Steuerraum (56) über eine äußere Ablaufdrossel (49) mit einem Steuerventilraum (60) eines Steuerventils (30) verbunden sind, wobei der Steuerventilraum (60) über eine Ablauföffnung (68) mit einem Leckölraum (40) verbindbar ist und im Steuerventilraum (60) ein Ventilglied (62) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Steuerraum (54) über eine innere Zulaufdrossel (47) und der äußere Steuerraum (56) über eine äußere Zulaufdrossel (45) mit einem Hochdruckbereich (8) verbunden sind, und dass das Ventilglied (62) im Steuerventilraum (60) eine erste, eine zweite und eine dritte Schaltposition einnehmen kann, so, dass in der ersten Schaltposition die Ablauföffnung (68) verschlossen wird, in der zweiten Schaltposition sowohl die innere Ablaufdrossel (51) als auch die äußere Ablaufdrossel (49) über die geöffnete Ablauföffnung (68) mit dem Leckölraum (40) verbunden sind und in der dritten Schaltposition die äußere Ablaufdrossel (49) mit dem Leckölraum (40) verbunden wird und die innere Ablaufdros- sei (51 ) durch das Ventilglied (62) verschlossen ist.1. Fuel injection valve for internal combustion engines with a housing in which a valve seat (20) is formed and a valve outer needle (17) and a valve inner needle (15) are arranged, and with an outer control chamber (56), by means of its pressure at least indirectly, a closing force the outer valve needle (17) can be exercised, and with an inner control chamber (54), the pressure of which can at least indirectly exert a closing force on the inner valve needle (15), the closing forces acting in the direction of the valve seat (20) and the inner control chamber (54) are connected to a control valve chamber (60) of a control valve (30) via an inner discharge throttle (51) and the outer control chamber (56) via an outer discharge throttle (49), the control valve chamber (60) via a discharge opening (68) can be connected to a leakage oil chamber (40) and a valve member (62) is arranged in the control valve chamber (60), characterized in that the inner control chamber (54) via e an inner inlet throttle (47) and the outer control chamber (56) are connected to a high-pressure region (8) via an outer inlet throttle (45), and that the valve member (62) in the control valve chamber (60) has a first, a second and a third switching position so that in the first switching position the drain opening (68) is closed, in the second switching position both the inner drain throttle (51) and the outer drain throttle (49) via the open drain opening (68) with the leakage oil chamber (40) are connected and in the third switching position the outer outlet throttle (49) is connected to the leakage oil chamber (40) and the inner outlet throttle (51) is closed by the valve member (62).
2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Leckölraum (40) stets ein niedriger Druck herrscht. 2. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that there is always a low pressure in the leak oil chamber (40).
3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (62) über einen Piezosteller (66) bewegbar ist.3. Fuel injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that the valve member (62) via a piezo actuator (66) is movable.
4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (62) in seiner ersten Schaltposition an einem ersten Ventilsitz (70) anliegt und in seiner dritten Schaltposition an einem zweiten Ventilsitz (72), wobei sich das Ventilglied (62) zwischen der ersten und der dritten Schaltposition linear bewegt und sich in seiner zweiten Schaltposition zwischen den beiden Ventilsitzen (70; 72) befindet.4. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the valve member (62) bears in its first switching position on a first valve seat (70) and in its third switching position on a second valve seat (72), the valve member (62) between the first and the third switching position moves linearly and is in its second switching position between the two valve seats (70; 72).
5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Steuerraum (54) und der äußere Steuerraum (56) miteinander verbunden sind, wenn sich sowohl die Ventilaußennadel (17) als auch die Ventilinnennadel (15) in ihrer Schließposition in Anlage am Ventilsitz (20) befinden.5. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the inner control chamber (54) and the outer control chamber (56) are connected to each other when both the valve outer needle (17) and the valve inner needle (15) in their closed position in contact with the valve seat (20).
6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Hubbewegung der Ventilaußennadel (17) der äußere Steuerraum (56) vom inneren Steuerraum (54) getrennt wird.6. Fuel injection valve according to claim 5, characterized in that the outer control chamber (56) is separated from the inner control chamber (54) by the stroke movement of the valve outer needle (17).
7. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilaußennadel (17) mit ihrem ventilsitzabgewandten Ende an einem beweglichen, äußeren Ventilkolben (34) anliegt, der den äußeren Steuerraum (56) begrenzt.7. Fuel injection valve according to claim 5 or 6, characterized in that the valve outer needle (17) abuts with its end remote from the valve seat on a movable, outer valve piston (34) which delimits the outer control chamber (56).
8. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass am äußeren Ventilkolben (34) eine durch eine Anschrägung gebildete Dichtkante (37) ausgebildet ist, die bei der Öffnungshubbewegung der Ventilaußennadel (17) an einer Dichtfläche zur Anlage kommt und so den äußeren Steuerraum (56) vom inneren Steuerraum (54) trennt.8. Fuel injection valve according to claim 7, characterized in that a sealing edge (37) is formed on the outer valve piston (34), which sealing edge (37) comes into contact with a sealing surface during the opening stroke movement of the outer valve needle (17) and thus the outer control chamber ( 56) from the inner control room (54).
9. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Steuerraum (56) als Ringraum ausgebildet ist, der stets vom inneren Steuerraum (54) getrennt ist. 9. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the outer control chamber (56) is designed as an annular space which is always separated from the inner control chamber (54).
10. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Steuerraum (54) durch eine Bohrung (39) im Gehäuse (1) und die Stirnseite eines inneren Ventilkolbens (36) begrenzt wird, wobei der innere Ventilkolben (36) an der ventilsitzabgewandten Stirnseite der Ventilinnenna- del (15) anliegt.10. Fuel injection valve according to claim 9, characterized in that the inner control chamber (54) through a bore (39) in the housing (1) and the end face of an inner valve piston (36) is limited, the inner valve piston (36) facing away from the valve seat Face of the valve inner needle (15) abuts.
11. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Steuerraum (56) den inneren Ventilkolben (36) umgibt und von einem äußeren Ventilkolben (34) begrenzt wird, der an der Ventilaußennadel (17) anliegt.11. Fuel injection valve according to claim 10, characterized in that the outer control chamber (56) surrounds the inner valve piston (36) and is delimited by an outer valve piston (34) which bears on the valve outer needle (17).
12. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 7 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Ventilkolben (34) und die Ventilaußennadel (17) einstückig ausgeführt sind.12. Fuel injection valve according to claim 7 or 11, characterized in that the outer valve piston (34) and the valve outer needle (17) are made in one piece.
13. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Ventilkolben (36) und die Ventilinnennadel (15) einstückig ausgeführt sind.13. Fuel injection valve according to claim 10, characterized in that the inner valve piston (36) and the valve inner needle (15) are made in one piece.
14. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Steuerraum (56), der innere Steuerraum (54) und der Steuerventilraum (60) mit Kraftstoff gefüllt sind. 14. Fuel injection valve according to one of claims 1 to 13, characterized in that the outer control chamber (56), the inner control chamber (54) and the control valve chamber (60) are filled with fuel.
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