EP1662131A1 - Fuel injection nozzle - Google Patents
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- EP1662131A1 EP1662131A1 EP05109688A EP05109688A EP1662131A1 EP 1662131 A1 EP1662131 A1 EP 1662131A1 EP 05109688 A EP05109688 A EP 05109688A EP 05109688 A EP05109688 A EP 05109688A EP 1662131 A1 EP1662131 A1 EP 1662131A1
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
- F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
- F02M45/08—Injectors peculiar thereto
- F02M45/086—Having more than one injection-valve controlling discharge orifices
-
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- F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
- F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
- F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
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- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/46—Valves, e.g. injectors, with concentric valve bodies
Definitions
- the two nozzle needles 4, 5 delimit each with a acting in the closing direction control surface 23, 24 in the piston chamber, a first control chamber 25 which is connected via a first throttle 26 with a second control chamber 27 and a second throttle 28 with a third control chamber 29 .
- the second control chamber 27 is bounded radially inwardly by the piston 16, radially outward by a sealing sleeve 30, in the opening direction by the booster piston 17 and in the closing direction by the nozzle body 2.
- About the sealing sleeve 30 of the second control chamber 27 is throttled connected to the high-pressure fuel line 7.
- the third control chamber 29 is bounded radially inwardly by the outer nozzle needle 4, in the opening direction by the piston 16 and otherwise by the nozzle body 2.
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzdüse nach der Gattung des Patentanspruchs 1.The invention is based on a fuel injection nozzle according to the preamble of patent claim 1.
Eine solche, beispielsweise aus der DE 100 58 153 A1 bekannte Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen weist zwei Düsennadeln auf, die unabhängig voneinander angesteuert werden können. Die äußere Düsennadel wird geöffnet, wenn die vom Kraftstoff auf eine Druckschulter der äußeren Düsennadel ausgeübte Öffnungskraft größer als die Wirkung einer Schließfeder ist. Die innere Düsennadel wird geöffnet, indem der Druck eines in Schließrichtung auf die Düsennadel wirkenden Hydraulikfluids in einem Steuerraum abgesenkt wird.Such, for example, from DE 100 58 153 A1 known fuel injector for internal combustion engines has two nozzle needles that can be controlled independently. The outer nozzle needle is opened when the force exerted by the fuel on a pressure shoulder of the outer nozzle needle opening force is greater than the action of a closing spring. The inner nozzle needle is opened by the pressure of a force acting in the closing direction on the nozzle needle hydraulic fluid is lowered in a control chamber.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Kraftstoffeinspritzdüse einfach und direkt ansteuerbar ist. Durch Verwendung einer direkten Nadelsteuerung können beide Düsennadeln schnell gesteuert geöffnet werden.The fuel injector according to the invention for internal combustion engines with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the fuel injector is easy and directly controlled. By using a direct needle control both nozzle needles can be opened quickly controlled.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the subject invention are the description, the drawings and claims removed.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Teilansicht der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse in einem Längsschnitt; und
- Fig. 2
- eine vergrößerte Detailansicht gemäß II in Fig. 1.
- Fig. 1
- a partial view of the fuel injection nozzle according to the invention in a longitudinal section; and
- Fig. 2
- an enlarged detail view according to II in Fig. 1st
Die in Fig. 1 gezeigte Kraftstoffeinspritzdüse 1 für Brennkraftmaschinen weist einen ein- oder mehrstückigen, zylindrischen Düsenkörper 2 auf, der mit seinem freien unteren Ende in einen nicht näher gezeigten Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragt. In einer Führungsbohrung 3 des Düsenkörpers 2 ist eine als Hohlnadel ausgebildete äußere Düsennadel 4 axial verschiebbar geführt, in der eine innere Düsennadel 5 koaxial angeordnet und ebenfalls axial verschiebbar geführt ist.The fuel injector 1 for internal combustion engines shown in Fig. 1 has a one-piece or multi-piece,
Im Düsenkörper 2 ist ein Ringraum 6 ausgebildet, der durch die äußere Düsennadel 4 radial nach innen begrenzt ist. Über eine Kraftstoff-Hochdruckleitung 7 ist der Ringraum 6 mit einem nicht gezeigten Kraftstoff-Hochdruckspeicher (Common Rail) verbunden.In the
Eine erste Schließfeder 8 presst die äußere Düsennadel 4 in einen ersten Dichtsitz 9 am brennraumseitigen Ende der Führungsbohrung 3. Im geschlossenen Zustand der äußeren Düsennadel 4 verhindert ein Dichtkonus 10 der äußeren Düsennadel 4 in Verbindung mit dem ersten Dichtsitz 9, dass Kraftstoff aus dem Ringraum 6 durch erste Spritzlöcher 11 in den Brennraum der Brennkraftmaschine gelangt. In gleicher Weise presst eine zweite Schließfeder 12 die innere Düsennadel 5 in einen zweiten Dichtsitz 13 am brennraumseitigen Ende der Führungsbohrung 3. Im geschlossenen Zustand der inneren Düsennadel 5 verhindert ein Dichtkonus 14 der inneren Düsennadel 5 in Verbindung mit dem zweiten Dichtsitz 13, dass bei geöffneter äußerer Düsennadel 4 Kraftstoff aus dem Ringraum 6 durch zweite Spritzlöcher 15 in den Brennraum der Brennkraftmaschine gelangt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Dichtsitze 9, 13 durch eine gemeinsame Konusfläche gebildet.A
Die Schließfedern 8, 12 der beiden Düsennadeln 4, 5 sind an einem Kolben 16 abgestützt, der in einem nach unten offenen Übersetzerkolben 17 axial verschiebbar geführt ist. Der Übersetzerkolben 17 bildet das Stellglied eines invers betriebenen piezoelektrischen Stellantriebs 18. Im gezeigten geschlossenen Zustand beider Düsennadeln 4, 5 ist der piezoelektrische Stellantrieb 18 bestromt, wodurch der Übersetzerkolben 17 gegen die Wirkung einer Zugfeder 19 nach unten gedrückt ist. Der Kolben 16 ist über einen mit Kraftstoff gefüllten Kopplungsraum 20 hydraulisch mit dem Übersetzerkolben 17 gekoppelt, um einen Temperaturausgleich des Stellantriebs 18 zu ermöglichen.The
Die beiden Düsennadeln 4, 5 sind jeweils am Kolben 16 verschiebbar geführt. Dazu hat der Kolben 16 eine nach unten offene, ringförmige Kolbenkammer, an deren außenseitiger Kammerwand die äußere Düsennadel 4 und an deren innenseitiger Kammerwand die innere Düsennadel 5 geführt ist. Der Kolben 16 hintergreift mit einem ringförmigen ersten Vorsprung 21 die äußere Düsennadel 4 und mit einem ringförmigen zweiten Vorsprung 22 die innere Düsennadel 5 jeweils in Öffnungsrichtung. Im gezeigten geschlossenen Zustand der beiden Düsennadeln liegt die äußere Düsennadel 4 in Öffnungsrichtung am ersten Vorsprung 21 an, während die innere Düsennadel 5 in Öffnungsrichtung vom zweiten Vorsprung 22 um h 1 beabstandet ist.The two
Die beiden Düsennadeln 4, 5 begrenzen jeweils mit einer in Schließrichtung wirkenden Steuerfläche 23, 24 in der Kolbenkammer einen ersten Steuerraum 25, der über eine erste Drossel 26 mit einem zweiten Steuerraum 27 und über eine zweite Drossel 28 mit einem dritten Steuerraum 29 verbunden ist. Der zweite Steuerraum 27 ist radial nach innen durch den Kolben 16, radial nach außen durch eine Dichthülse 30, in Öffnungsrichtung durch den Übersetzerkolben 17 sowie in Schließrichtung durch den Düsenkörper 2 begrenzt. Über die Dichthülse 30 ist der zweite Steuerraum 27 gedrosselt an die Kraftstoff-Hochdruckleitung 7 angeschlossen. Der dritte Steuerraum 29 ist radial nach innen durch die äußere Düsennadel 4, in Öffnungsrichtung durch den Kolben 16 und im Übrigen durch den Düsenkörper 2 begrenzt.The two
Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse 1 beschrieben.The operation of the fuel injection nozzle 1 according to the invention will be described below.
Wenn der piezoelektrischen Stellantrieb 18 nicht mehr bestromt wird, zieht die Zugfeder 19 den Übersetzerkolben 17 nach oben, d.h. in Öffnungsrichtung. Dadurch wird über die hydraulische Kopplung auch der Kolben 16 nach oben gezogen, der über den ersten Vorsprung 21 die äußere Düsennadel 4 in Öffnungsrichtung mitnimmt. Die äußere Düsennadel 4 hebt von ihrem Dichtsitz 9 ab, und über die nun freigegebenen ersten Spritzlöcher 11 wird Kraftstoff aus dem Ringraum 6 in den Brennraum eingespritzt. Der Öffnungshub des Übersetzerkolbens 17 und des Kolbens 16 führt zu einer Volumenvergrößerung im zweiten und dritten Steuerraum 27, 29, so dass der darin herrschende Raildruck sinkt. Über die beiden Drosseln 26, 28 sinkt auch der Druck im ersten Steuerraum 25 unter den Raildruck ab. Dies führt, da am Dichtkonus 10 der äußeren Düsennadel 4 der Raildruck in Öffnungsrichtung wirkt, zu einem Abheben der äußeren Düsennadel 4 vom ersten Vorsprung 21, d.h. zu einem weiteren Aufsteuern der äußeren Düsennadel 4, gegen die Wirkung der Schließfeder 8.When the
Nach einem Vorhub h1 nimmt der Kolben 16 über den zweiten Vorsprung 22 auch die innere Düsennadel 5 in Öffnungsrichtung mit. Die innere Düsennadel 5 hebt von ihrem Dichtsitz 13 ab, und Kraftstoff aus dem Ringraum 6 wird auch über die nun freigegebenen zweiten Spritzlöcher 15 in den Brennraum eingespritzt. Da auch am Dichtkonus 14 der inneren Düsennadel 5 der Raildruck in Öffnungsrichtung wirkt, hebt die innere Düsennadel 5 vom zweiten Vorsprung 22 ab und wird gegen die Wirkung der Schließfeder 12 weiter aufgesteuert.After a preliminary stroke h 1 , the
Zum Schließen der Düsennadeln 4, 5 werden durch Bestromen des Stellantriebs 18 der Übersetzerkolben 16 und der Kolben 16 gegen die Wirkung der Zugfeder 19 in Schließrichtung verschoben, wodurch sich das Volumen der Steuerräume 25, 27, 29 verringert. Der darin herrschende Druck steigt über den Raildruck an, und die Düsennadeln 4, 5 schließen. Die beiden Drosseln 26, 28 können dabei über einen Schiebereffekt als Ablaufsteuerung eingesetzt werden. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Drossel 28 durch eine in der äußeren Düsennadel 4 vorgesehene Drosselbohrung gebildet, die an der Außenmantelfläche der äußeren Düsennadel 4 mündet und ab einem bestimmten Öffnungshub der äußeren Düsennadel 4 von einer Steuerkante 31 des Kolbens 16 verschlossen wird. Sobald beim Schließvorgang die Steuerkante 31 die Drossel 28 freigibt, kann der im ersten Steuerraum 25 herrschende Überdruck über den dritten Steuerraum 29 abgebaut werden. Dies führt zu einem schnelleren Schließen der Düsennadeln 4, 5.To close the
Claims (10)
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