EP1778967B1 - Einspritzdüse - Google Patents

Einspritzdüse Download PDF

Info

Publication number
EP1778967B1
EP1778967B1 EP04762760A EP04762760A EP1778967B1 EP 1778967 B1 EP1778967 B1 EP 1778967B1 EP 04762760 A EP04762760 A EP 04762760A EP 04762760 A EP04762760 A EP 04762760A EP 1778967 B1 EP1778967 B1 EP 1778967B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
needle
control
nozzle needle
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Not-in-force
Application number
EP04762760A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1778967A1 (de
Inventor
Achim Brenk
Martin Kropp
Kilian Bucher
Dietmar Greulich
Matthias Schnell
Elmar Zipperer
Oezguer Tuerker
Reiner Koch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1778967A1 publication Critical patent/EP1778967A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1778967B1 publication Critical patent/EP1778967B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/0014Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0028Valves characterised by the valve actuating means hydraulic
    • F02M63/0029Valves characterised by the valve actuating means hydraulic using a pilot valve controlling a hydraulic chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F02M45/08Injectors peculiar thereto
    • F02M45/086Having more than one injection-valve controlling discharge orifices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/20Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
    • F02M61/205Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0003Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure
    • F02M63/0005Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure using valves actuated by fluid pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/46Valves, e.g. injectors, with concentric valve bodies

Definitions

  • the present invention relates to an injection nozzle for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, having the features of the independent claim.
  • Such an injection nozzle is off DE 102 21384 A1 and DE 100 58 153 A1 known.
  • the injection nozzle contains in a nozzle body designed as a hollow needle first nozzle needle with which an injection of fuel is controlled by at least one first injection hole. Furthermore, a second nozzle needle is arranged coaxially in the first nozzle needle, with which an injection of fuel through at least one second injection hole is controllable.
  • a nozzle space is formed, which is connectable via a fuel supply line with a high pressure source.
  • the first nozzle needle has at least one first pressure stage, which is arranged in the nozzle chamber or in a communicating with the nozzle chamber space and can be acted upon in the respective space with an injection pressure.
  • a first return spring which acts on the first nozzle needle or on a first needle assembly comprising the first nozzle needle and introduces therein a closing force acting in the closing direction.
  • This first return spring is arranged in a spring chamber which communicates with a relatively pressureless return system.
  • the nozzle chamber is connected to the high pressure source.
  • the injection pressure then building up in the nozzle chamber generates at the first pressure stage the opening forces which the closing forces outweigh and open the first nozzle needle.
  • the first nozzle needle can be closed again. Accordingly, the first nozzle needle is controlled directly by the pressure prevailing in the nozzle chamber injection pressure.
  • a servo device for controlling the second nozzle needle, comprising a control chamber and a control piston mounted in a manner adjustable in stroke, which is drive-coupled to the second nozzle needle or to a second needle assembly containing the second nozzle needle.
  • a control pressure can be adjusted in the control room. As long as the second nozzle needle is to remain closed, a relatively high control pressure is set.
  • the second nozzle needle has at least one second pressure stage, which is arranged in a space which communicates with the first nozzle needle with the nozzle chamber, so that then the second pressure stage is acted upon by the injection pressure to initiate an opening force acting in the opening direction of the second nozzle needle therein , If the second nozzle needle is also to be opened when the first nozzle needle is open, the control pressure in the control chamber is lowered so that the opening forces on the second nozzle needle predominate. To close the second nozzle needle, the control pressure can be increased again in a corresponding manner. The second nozzle needle is thus not controlled directly by the injection pressure, but by the principle independent of the injection pressure control pressure. In that regard, the second nozzle needle is servo-controlled.
  • the injection pressure required for opening is chosen to be comparatively small by a corresponding design of the first return spring in order to achieve a low combustion noise.
  • this has the disadvantage that in the conventional injection nozzle, the injection through the at least one first injection hole can also be terminated only at a comparatively low injection pressure. Accordingly, the injection takes place towards the end with a relatively low injection pressure, which leads to a deteriorated treatment in the respective combustion chamber and accordingly to higher soot emissions.
  • a quick closing of the first nozzle needle at a comparatively high injection pressure could reduce soot emissions.
  • the increase of the closing pressure would automatically lead to an increase of the opening pressure, that is, the first nozzle needle would not until at higher soot emissions.
  • a quick closing of the first nozzle needle at a comparatively high injection pressure could reduce soot emissions.
  • the increase of the closing pressure would automatically lead to an increase of the opening pressure; that is, the first nozzle needle would open only at higher injection pressures. This leads to an increased combustion noise.
  • high closing pressures lead to correspondingly high closing speeds, so that the respective nozzle needle then tends to bounce.
  • a bounce of the first nozzle needle can lead to undesirable post-injection and thus to increased HC emissions.
  • both nozzle needles are controlled separately by means of a servo-valve by depressurizing the respective control room.
  • the injection nozzle according to the invention with the features of the independent. Claim has the advantage that on the one hand already opens the opening process at a comparatively low Eirispritzdruck and on the other hand already closes the closing process at a relatively high injection pressure.
  • This contradictory behavior of the first nozzle needle is achieved in the invention by means of a control chamber which is simultaneously connected to the high pressure source and separated from the nozzle chamber, wherein the pressure build-up and the pressure reduction in the control chamber by means of a corresponding throttling relative to the nozzle chamber in time Delayed.
  • a first control needle associated first control surface is arranged such that the control pressure leads to an additional closing force in the first nozzle needle.
  • the faster increasing injection pressure in the nozzle chamber can initiate sufficiently large opening forces in the first nozzle needle very early. Accordingly, the first nozzle needle already opens at a relatively low Injection pressure.
  • the pressure in the control chamber continues to rise and, depending on the opening duration, can reach or even exceed the pressure level of the injection pressure, since a certain pressure drop occurs in the nozzle chamber through the fuel outlet at the at least one first injection hole.
  • the closing process the injection pressure drops in the nozzle chamber. Accordingly, the opening forces effective at the first nozzle needle also decrease.
  • the control pressure drops significantly slower in the control chamber due to the throttling, so that over the first control surface comparatively large closing forces can be introduced into the first nozzle needle. Accordingly, the closing forces already outweigh even at a relatively high injection pressure and can drive the first nozzle needle in the closing direction. Accordingly, the closing process already takes place at a higher injection pressure.
  • the rapid opening at low injection pressure maintains a low combustion noise.
  • a sufficient mixture preparation and thus a reduced emission of soot is achieved by the correspondingly fast closing at a comparatively high injection pressure until the end of the injection. Since the control pressure decreases when closing, and the risk of bouncing the first nozzle needle can be reduced, so that post-injections can be avoided. It is also important that the control pressure does not have to be permanently provided, which considerably simplifies the construction of the injection nozzle.
  • the throttling of the control line is selected so that at a predetermined opening time of the first nozzle needle, the control pressure in the control chamber exceeds the injection pressure in the nozzle chamber, such that predominate on the first nozzle needle or on the first needle assembly, the closing forces.
  • the first nozzle needle is automatically closed again, regardless of whether the fuel supply line is still connected to the high pressure source or not.
  • the active principle in which the control pressure prevailing in the control chamber is used to increase the closing forces, can also be referred to below as active needle closing.
  • a control line provided for connecting the control chamber to the high-pressure source communicates with the fuel supply line, so that the control line can be connected to the high-pressure source via the power supply line.
  • This design has the advantage that only a single valve is required to connect or disconnect the fuel supply line from the high pressure source. The pressure build-up and the pressure reduction then start simultaneously in this communicating system.
  • the pressure in the control chamber can exceed the pressure in the nozzle chamber when the injection time is sufficiently long since, when the first nozzle needle is open in the nozzle chamber, a certain pressure drop occurs via the at least one first injection hole.
  • control chamber may also be connected via a return line to a relatively pressureless return system, in which case the return line is throttled more than the control line.
  • the return line is throttled more than the control line.
  • a further embodiment provides for controlling an outlet opening of the return line arranged in the control chamber as a function of the stroke of the first nozzle needle in such a way that the mouth opening is more or less closed when the first nozzle needle is open. In this way, the effluent via the return line control losses are minimized, which improves the hydraulic efficiency and allows increased injection pressure.
  • the second nozzle needle or a second needle assembly containing the second nozzle needle having a second control surface which is also arranged in the control chamber and therein acted upon by the control pressure acting in the closing direction.
  • an active needle closing can also be realized for the second nozzle needle. That is, the control pressure prevailing in the control chamber increases when closing even with the second nozzle needle acting in the closing direction closing forces. Accordingly, the second nozzle needle can be closed at a higher injection pressure.
  • an injection nozzle 1 according to the invention comprises a first nozzle needle 2 and a second nozzle needle 3.
  • the first nozzle needle 2 is mounted in a stroke-adjustable manner by means of a first needle guide 4 in a nozzle body not designated in detail.
  • the first nozzle needle 2 serves to control at least one first injection hole 5, which opens into an injection space 6, which is for example a mixture-forming space or a combustion space of a cylinder of an internal combustion engine.
  • a first return spring 8 is provided in the first nozzle needle 2 and is arranged in a first spring chamber 9.
  • the first nozzle needle 2 is usually a component of a first needle assembly 10, which serves for the transmission of compressive forces and forms a common hubver ause unit.
  • the individual components of the first needle assembly 10 can lie loosely in the stroke direction. It is also possible that at least two components of the first needle assembly 10 are attached to each other or made as an integral unit.
  • the nozzle body contains a nozzle chamber 11 in which the first nozzle needle 2 or the first needle assembly 10 has a first pressure stage 12.
  • a pressure prevailing in the nozzle chamber 11 leads via this first pressure stage 12 opening forces into the first nozzle needle 2 and the first needle assembly 10, which act in an opening direction 13 indicated by an arrow.
  • the second nozzle needle 3 is coaxially mounted in a stroke-adjustable manner in the first nozzle needle 2 designed as a hollow needle, for which purpose a second needle guide 14 is formed between the nozzle needles 2, 3.
  • the second nozzle needle 3 serves to control at least one second injection hole 15, which also opens into the spray chamber 6.
  • a plurality of first injection holes 5 and / or a plurality of second injection holes 15 are provided, which are preferably arranged uniformly distributed in each case in the circumferential direction along a ring.
  • the second nozzle needle 3 is usually a part of a second needle assembly 16, the components of which form a stroke-adjustable unit which serves to transmit compressive forces. Again, the individual components of the second needle assembly 16 may rest loosely against each other. It is also possible that at least two of the components of the second needle assembly 16 are attached to each other or are formed by an integrally manufactured one-piece component.
  • the nozzle chamber 12 communicates with an annular space 17, which encloses the first nozzle needle 2 and leads to the spray holes 5, 15.
  • the second nozzle needle 3 moves into a second sealing seat 19, which is likewise arranged in the annular space 17, but downstream of the at least one first injection hole 5 and upstream of the at least one second injection hole 15.
  • the second nozzle needle 3 has at least one second pressure stage 20 in the annular space 17.
  • the subspace of the annular space 17 in which the second pressure stage 20 is arranged communicates with the nozzle space 11 via the remaining annular space 17 20 acting pressure then initiates an opening force acting in the opening direction 13 in the second nozzle needle 3 and in the second needle assembly 16 a.
  • the first pressure stages 12 are formed in that a first guide cross-sectional area 21 of the first needle guide 4 is larger than a first seat cross-sectional area 22 of the first sealing seat 18.
  • the second pressure stage 20 is formed by a second guide cross-sectional area 23 of the second needle guide 14 being larger is as a second seat cross-sectional area 24 of the second sealing seat 19th
  • a second return spring 25 is provided, which is associated with the second nozzle needle 3 and the second needle assembly 16 and initiates closing forces acting in the closing direction 7 therein.
  • the second return spring 25 is arranged in a second spring chamber 26.
  • the two spring chambers 9 and 26 are combined to form a common spring chamber 9, 26.
  • the nozzle chamber 11 can be connected via a fuel supply line 27 to a high-pressure source 28.
  • the high-pressure source 28 is formed here by a common for several such injectors 1 provided high-pressure line 29, so-called “common rail system”.
  • the common high pressure line 29 is fed by a high pressure pump 30. It is also possible to provide a separate high-pressure pump for each injection nozzle 1.
  • a metering valve 31 is arranged in the fuel supply line 27. With the help of the metering valve 31, the fuel supply line 27 can be opened and locked.
  • the metering valve 31 is designed here as a hydraulically actuated valve.
  • a corresponding switching valve 32 is provided, which in turn can be configured, for example, as a magnetically actuated switching valve, that is, as a solenoid valve.
  • the metering valve 31 includes a valve body 33 which is adjustable for opening and closing by pressure forces acting on opposing control surfaces.
  • a pressure drop can be generated on the one surface of the valve body 33 in the metering valve 31, which causes opening of the valve body 33, with the result that the fuel supply line 27 is then connected to the high-pressure point 28.
  • the solenoid valve 31 By closing the solenoid valve 31, the pressure at the respective surface of the Valve body 33 is rebuilt, whereby the metering valve 31 closes and the fuel supply line 27 is again separated from the high-pressure source 28.
  • the metering valve 31 To open and close the fuel supply line 27, the metering valve 31 includes a first control edge 34. Simultaneously, the metering valve 31 according to the preferred embodiment shown here, a second control edge 35 have, via the fuel supply line 27 can be connected to a return system 36.
  • the two control edges 34, 35 are coordinated so that upon opening the first control edge 34 inevitably closes the second control edge 35 and vice versa. This results in the separation of the fuel supply line 27 from the high pressure source 28 quasi simultaneously connecting the fuel supply line 27 with the return system 36.
  • In the return system 36 is usually a relatively low pressure, so that when separating the fuel supply line 27 from the high pressure shaft 28 in the fuel supply line 27 of Pressure can be relaxed immediately in the return system 36.
  • the return system 36 may, as here, contain a pressure-maintaining valve 37 which maintains a minimum pressure in the fuel supply line 27.
  • a control chamber 38 is now provided which can also be connected to the high-pressure source 28 via a control line 39.
  • the control line 39 is throttled more than the fuel supply line 27. This is achieved for example by means of a corresponding control throttle 40.
  • the control line 39 is connected to the fuel supply line 27 downstream of the metering valve 31. This means that with the metering valve 31, the fuel supply line 27 and the control line 39 can be simultaneously connected to the high-pressure source 28 or separated from it.
  • the first nozzle needle 2 or the first needle assembly 10 has a first control surface 41, which is arranged in the control chamber 38 and can be acted upon there by a control pressure prevailing in the control chamber 38.
  • the first control surface 41 is remote from the spray holes 5, 15, so that the control pressure acting on it initiates closing forces in the first nozzle needle 2 and in the first needle assembly 10.
  • the second nozzle needle 3 or the second needle dressing 16 is also equipped with a second control surface 42, which is likewise arranged in the control chamber 38. Also, the second control surface 42 is remote from the spray holes 5, 15, so that pressurization of the second control surface 42 in the control chamber 38 initiates closing forces in the second nozzle needle 3 and the second needle assembly 16.
  • control chamber 38 is formed by the first spring chamber 9 and by the second spring chamber 26 and by the common spring chamber 9, 26.
  • a mouth opening 45 with which the return line 43 opens into the control chamber 38, positioned so that it can be controlled in dependence of the stroke of the first nozzle needle 2.
  • this orifice opening 45 is positioned so that the first nozzle needle 2 and the first needle assembly 10 more or less covers the mouth opening 45 at least when reaching a maximum opening position of the first nozzle needle 2, so that the mouth opening 45 and thus the return line 43 in corresponding extent more or less closed.
  • both nozzle needles 2, 3 are closed. Accordingly, the metering valve 31 and the solenoid valve 32 are closed.
  • a relatively low fuel high pressure is provided in the pressure source 28.
  • the solenoid valve 32 By opening the solenoid valve 32, the metering valve 31 is opened, so that the fuel supply line 27 is connected to the high-pressure source 28. Accordingly, the relatively low injection pressure builds up in the pressure chamber 11 and in the annular space 17.
  • the injection pressure at the first pressure stages 12 reaches a comparatively low opening threshold value, they predominate in the first nozzle needle 2 or in the first needle assembly 10, the opening forces and the first nozzle needle 2 lifts off from the first sealing seat 18.
  • control chamber 38 communicates via the control line 39 with the fuel supply line 27, a control pressure builds up in the control chamber 38. However, takes place in the control chamber 38 in comparison to the nozzle chamber 11, the pressure buildup delayed in time, which is brought about by the targeted throttling 40 of the control line 39. Accordingly, the first nozzle needle 2 can already lift off at the desired relatively low opening pressure and release the at least one first injection hole 5.
  • the pressure in the control chamber 38 can continue to build until it reaches the maximum value of the high pressure source 28 predetermined by the value. Since the opening of the first nozzle needle 2 additional surfaces communicate with the annulus 17, the interpretation can be made so that the first nozzle needle 2 remains open, even if the pressures in the nozzle chamber 11 and the control chamber 38 are more or less balanced.
  • the solenoid valve 32 is now closed again.
  • the metering valve 31 also closes.
  • the fuel supply line 27 is disconnected from the high-pressure source 28 and simultaneously connected to the return system 36, whereby the pressure in the fuel supply line 27 can drop relatively quickly.
  • the throttled control line 39 Due to the throttled control line 39, however, the pressure in the control chamber 38 can last longer, so that very high closing forces can now be introduced into the first nozzle needle 2 or into the first needle dressing 10 at the first control surface 41. These high closing forces generate a pulse-like acceleration of the first nozzle needle 2 in the closing direction.
  • the delayed pressure reduction in the control chamber 38 thus allows a very dynamic overcoming of the inertial forces of the first nozzle needle 2 and the first needle assembly 10, so that the first nozzle needle 2 can be set in motion very quickly. Accordingly, the first nozzle needle 2 already closes at a still prevailing in the nozzle chamber 11 pressure, which may be well above the aforementioned, desired low opening pressure.
  • the injection pressure can also build up at the second pressure stage 20.
  • the high-pressure source 28 provides the relatively low high pressure, the second nozzle needle 3 can not yet open, because the attacking closing forces and the second pressure stage 20 are matched accordingly.
  • a correspondingly increased high pressure is provided.
  • the solenoid valve 32 By opening the solenoid valve 32, the metering valve 31 is driven to open.
  • the fuel supply line 27 is connected to the high-pressure source 28, so that the correspondingly increased injection pressure can initially build up in the nozzle chamber 11 and in the annular space 17 as a result.
  • the first nozzle needle 2 Upon reaching the opening threshold, the first nozzle needle 2 is first opened again. Subsequently, the injection pressure at the second pressure stage 20 can build up. As soon as the intended for the second nozzle needle 3 higher opening pressure is reached, and the second nozzle needle 3 can lift off from the second sealing seat 19, so that the desired fuel injection through all the injection holes 5, 15 can take place.
  • the opening movement of the second nozzle needle 3 and the second needle assembly 16 is braked by the building up in the control chamber 38 pressure.
  • the second control surface 42 is retracted into the second control chamber 38, which is associated with a displacement of hydraulic volume in the control chamber 38. Accordingly, in the control chamber 38, a correspondingly rapid increase in pressure then occurs, which slows down the opening movement of the second needle assembly 16. This is advantageous in the case of the second nozzle needle 3, since in this way a jump in quantity can be reduced when the second nozzle needle 3 is opened.
  • the braking effect by the pressure build-up in the control chamber 38 results in a corresponding manner even in the first nozzle needle 2, where it does not affect so much there, since the first nozzle needle 2 so much earlier penetrates at a significantly lower control pressure in the control chamber 38.
  • the solenoid valve 32 is then closed again, with the result that also the metering valve 31 closes and the fuel supply line 27 separates from the high-pressure source 28.
  • the fuel supply line 27 is connected to the return system 36, so that the pressure in the nozzle chamber 11 and in the annular space 17 may drop. Since the now increased to a relatively high value control pressure degrades only delayed due to the throttling, 38 can now in the control room very high closing forces are introduced to the control surfaces 41 and 42. This results in a strong acceleration of the two nozzle needles 2, 3 or the needle assemblies 10, 16. Accordingly, the nozzle needles 2, 3 are closed very early, so even at a relatively high pressure in the nozzle chamber 11.
  • the return line 43 makes it possible in the in Fig. 1 shown embodiment, the pressure build-up in the control chamber 38 in addition to delay. At the same time this causes a flushing of the control chamber 38. Due to the flow through the control chamber 38, a cooling effect can also be realized.
  • the return line 43 is blocked in the embodiment shown here, since the first nozzle needle 2 or the first needle assembly 10 covers the mouth opening 45 in the control chamber 38. Thus, during fuel injection, control losses can be reduced. At the same time thereby the achievable injection pressure can be increased.
  • the return line 43 is opened again, so that the pressure in the control chamber 38 can then break down faster. This is particularly advantageous when only short time intervals occur between successive injection events, such as multiple injections per stroke in each cylinder.
  • the injection nozzle 1 can do without the return line 43.
  • the charging and relaxation of the control chamber 38 then takes place exclusively via the control line 39.
  • the first control surface 41 is provided, which is associated with the first needle assembly 10.
  • the first needle assembly 10 contains here in addition to the first nozzle needle 2, a control piston 46 which is mounted in the control chamber 38 adjustable in height. On this control piston 46 is supported on a side facing away from the first nozzle needle 2 from a coupling sleeve 47, which is supported at its end remote from the control piston 46 at a first spring plate 48.
  • the first spring plate 48 is mounted in a manner adjustable in stroke in the first spring chamber 9 and receives the closing forces of the first return spring 8. Accordingly, in the embodiment according to Fig. 2 the control chamber 38 is formed separately from the first control chamber 9. The same applies then with regard to the second spring chamber 26, which is still summarized here with the first spring chamber 9 to a common spring chamber 9, 26.
  • the second needle assembly 16 comprises, in addition to the second nozzle needle 3 here a coupling rod 49 which is supported via a punch 50 on a second spring plate 51.
  • the second spring plate 51 is mounted adjustable in stroke in the second spring chamber 46 and receives the closing forces of the second return spring 25.
  • a driver coupling 52 is formed here.
  • This driver coupling 52 is designed so that the first needle assembly 10 when closing the first nozzle needle 2 entrains the second needle assembly 16 or at least the second nozzle needle 3 in the closing direction. This is achieved, for example, in that the control piston 46 protrudes radially inwards beyond an axial end face 53 of the second nozzle needle 3 facing away from the spray holes 5, 15. It may be appropriate that in the closed position of both nozzle needles 2, 3, a slight axial clearance between the control piston 46 and said axial end face 53 of the second nozzle needle 3 is present.
  • the control piston 46 When opening the first nozzle needle 2, the control piston 46 is hineinver Guardian in the control chamber 38 in the opening direction 13.
  • the control piston 46 or the driver coupling 52 form an opening stop for the second nozzle needle 3. That is, when completely open the second nozzle needle 3, this comes to the control piston 46 axially to the plant. If now the nozzle needles 2, 3 are to be closed quickly, the pressure drop in the nozzle chamber 11 in conjunction with the control only in the control room 38 dissipates rapidly reducing control pressure to a strong acceleration of the control piston 46 and thus the entire first needle assembly 10 in the closing direction second nozzle needle 3 is coupled by their abutment on the control piston 46 with the first needle assembly 10, the second needle needle 3 is necessarily taken from the first needle assembly 10 in the closing direction 7.
  • the first control surface 41 formed on the control piston 46 is designed to accelerate both nozzle needles 2, 3.
  • a connection 54 is provided to the return system 36 to dissipate leaks through the first needle guide 4 and / or by a guide of the control piston 46.
  • the separate arrangement of the control chamber 38 makes it possible to manufacture the volume of the control chamber 38 with increased precision.
  • the volume of the control room 38 in the embodiment depends Fig. 2 no longer from the volume of the return springs 8 and 25, which may vary depending on manufacturing tolerances. In the embodiment according to Fig. 2 Thus, the desired opening pressures and closing pressures can be better adjusted.
  • the injector according to the invention thus enables both for the first nozzle needle 2 and for the second nozzle needle 3 an active needle closing, which is supported by the delayed control valve 38 in the control chamber 38.
  • the first nozzle needle 2 can thus be opened at a comparatively low opening pressure, which allows reduced combustion noise.
  • the closing of the first nozzle needle 2 can already be carried out at relatively high pressures, which reduces the formation of soot.
  • the opening movement of the second nozzle needle 3 can be braked, thereby reducing the risk of bouncing of the second nozzle needle 3 when opening.
  • a jump in quantity when opening the second nozzle needle 3 is thereby reduced.
  • the control pressure in the control chamber 38 also reduces the risk of bouncing for the closing nozzle needles 2, 3.
  • the throttling of the control line 39 can be matched to the other parameters that at a predetermined opening time of the first nozzle needle 2 and / or the second nozzle needle 3, the control pressure in the control chamber 38, the injection pressure in the nozzle chamber 11 and thus in the communicating connected other rooms, such as annulus 17, so far exceeds that prevail at the first nozzle needle 2 and the first needle assembly 10, the closing forces.
  • the first nozzle needle 2 is automatically closed.
  • This automatic closing of the first nozzle needle 2 then interrupts the fuel supply to at least one first injection hole 5 and at least one second injection hole 15. Forcibly then falls in the opening direction effective pressure at the second pressure stage 20, so that the second nozzle needle 3 at the latest closes.
  • the second nozzle needle 2 closes earlier accordingly.
  • those disposed within the first sealing seat 18 are also in the opening direction effective areas decoupled from the injection pressure, so that virtually a pressure equilibrium between the nozzle chamber 11 and the control chamber 38 is present.
  • the closing forces so that the nozzle needles remain 2.3 closed.
  • This embodiment thus defines a maximum full load quantity and regulates the fuel supply automatically to avoid damage to the internal combustion engine. If, as in the embodiment according to Fig. 1 the return line 43 is provided, this can be taken into account in the realization of the automatic closing operation in a corresponding manner.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs.
  • Eine derartige Einspritzdüse ist aus DE 102 21384 A1 und DE 100 58 153 A1 bekannt. Die Einspritzdüse enthält in einem Düsenkörper eine als Hohlnadel ausgebildete erste Düsennadel, mit der eine Einspritzung von Kraftstoff durch wenigstens ein erstes Spritzloch steuerbar ist. Des Weiteren ist koaxial in der ersten Düsennadel eine zweite Düsennadel angeordnet, mit der eine Einspritzung von Kraftstoff durch wenigstens ein zweites Spritzloch steuerbar ist. Im Düsenkörper ist ein Düsenraum ausgebildet, der über eine Kräftstoffversorgungsleitung mit einer Hochdruckquelle verbindbar ist. Die erste Düsennadel besitzt zumindest eine erste Druckstufe, die im Düsenraum oder in einem mit dem Düsenraum kommunizierenden Raum angeordnet ist und im jeweiligen Raum mit einem Einspritzdruck beaufschlagbar ist. Der an der jeweiligen ersten Druckstufe angreifende Einspritzdruck leitet dann in die erste Düsennadel eine in Öffnungsrichtung wirkende Öffnungskraft ein. Des Weiteren ist eine erste Rückstellfeder vorgesehen, die an der ersten Düsennadel oder an einem die erste Düsennadel umfassenden ersten Nadelverband angreift und darin eine in Schließrichtung wirkende Schließkraft einleitet. Diese erste Rückstellfeder ist dabei in einem Federraum angeordnet, der mit einem relativ drucklosen Rücklaufsystem kommuniziert. Solange die Kraftstoffversorgungsleitung, beispielsweise mittels eines entsprechenden Ventils, nicht mit der Hochdruckquelle verbunden ist, herrscht darin und somit im Düsenraum nur ein vergleichsweise niedriger Druck. An der ersten Düsennadel bzw. am ersten Nadelverband überwiegen dann die Schließkräfte, so dass die erste Düsennadel geschlossen ist. Zum Öffnen der ersten Düsennadel wird der Düsenraum mit der Hochdruckquelle verbunden. Der sich dann im Düsenraum aufbauende Einspritzdruck erzeugt an der ersten Druckstufe die Öffnungskräfte, welche die Schließkräfte überwiegen und die erste Düsennadel öffnen. Durch Absenken des Drucks im Düsenraum kann die erste Düsennadel wieder geschlossen werden. Dementsprechend ist die erste Düsennadel direkt durch den im Düsenraum herrschenden Einspritzdruck gesteuert.
  • Zur Steuerung der zweiten Düsennadel ist eine Servoeinrichtung vorgesehen, umfassend einen Steuerraum und einen darin hubverstellbar gelagerten Steuerkolben, der mit der zweiten Düsennadel bzw. mit einem die zweite Düsennadel enthaltenden zweiten Nadelverband antriebsgekoppelt ist. Mit Hilfe einer geeigneten Steuerdruckeinstellvorrichtung kann im Steuerraum ein Steuerdruck eingestellt werden. Solange die zweite Düsennadel geschlossen bleiben soll, wird ein relativ hoher Steuerdruck eingestellt. Die zweite Düsennadel besitzt zumindest eine zweite Druckstufe, die in einem Raum angeordnet ist, der bei geöffneter erster Düsennadel mit dem Düsenraum kommuniziert, so dass dann auch die zweite Druckstufe mit dem Einspritzdruck beaufschlagt ist, um eine in Öffnungsrichtung der zweiten Düsennadel wirkende Öffnungskraft darin einzuleiten. Wenn die zweite Düsennadel bei geöffneter erster Düsennadel ebenfalls geöffnet werden soll, wird der Steuerdruck im Steuerraum abgesenkt, so dass die Öffnungskräfte an der zweiten Düsennadel überwiegen. Zum Schließen der zweiten Düsennadel kann der Steuerdruck wieder in entsprechender Weise erhöht werden. Die zweite Düsennadel wird somit nicht direkt durch den Einspritzdruck gesteuert, sondern durch den grundsätzlich vom Einspritzdruck unabhängigen Steuerdruck. Insoweit ist die zweite Düsennadel servogesteuert.
  • Für die druckgesteuerte erste Düsenadel wird der zum Öffnen erforderliche Einspritzdruck durch eine entsprechende Auslegung der ersten Rückstellfeder vergleichsweise klein gewählt, um ein geringes Verbrennungsgeräusch zu erzielen. Dies hat jedoch den Nachteil, dass bei der herkömmlichen Einspritzdüse die Einspritzung durch das wenigstens eine erste Spritzloch ebenfalls nur bei einem vergleichsweise niedrigen Einspritzdruck beendet werden kann. Dementsprechend erfolgt die Einspritzung gegen Ende mit einem relativ niedrigen Einspritzdruck, was zu einer verschlechterten Aufbereitung im jeweiligen Brennraum und dementsprechend zu höheren Rußemissionen führt. Ein schnelles Schließen der ersten Düsennadel bei einem vergleichsweise hohen Einspritzdruck könnte die Rußemissionen reduzieren. Bei der bekannten Einspritzdüse würde jedoch die Erhöhung des Schließdrucks automatisch zu einer Erhöhung des Öffnungsdrucks führen, das heißt, die erste Düsennadel würde erst bei höheren Rußemissionen führt. Ein schnelles Schließen der ersten Düsennadel bei einem vergleichsweise hohen Einspritzdruck könnte die Rußemissionen reduzieren. Bei der bekannten Einspritzdüse würde jedoch die Erhöhung des Schließdrucks automatisch zu einer Erhöhung des Öffnungsdrucks führen; das heißt, die erste Düsennadel würde erst bei höheren Einspritzdrücken öffnen. Dies führt zum einen zu erhöhten Verbrennungsgeräuschen. Zum anderen hat sich gezeigt, dass hohe Schließdrücke zu entsprechend höhen Schließgeschwindigkeiten führen, so dass die jeweilige Düsennadel dann zum Prellen neigt. Ein Prellen der ersten Düsennadel kann jedoch zu unerwünschten Nacheinspritzungen und somit zu erhöhten HC-Emissionen führen.
  • Bei einer aus DE 102 05 970 A1 bekannten Einspritzdüse werden beide Düsennadeln separat mittels eines Servo-Ventils durch Druckentlastung des jeweiligen Steuerraums angesteuert.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Einspritzdüse mit den Merkmalen- des unabhängigen. Anspruchs hat dem gegenüber den Vorteil, dass sie einerseits beim Öffnungsvorgang bereits bei einem vergleichsweise niedrigen Eirispritzdruck öffnet und andererseits beim Schließvorgang schon bei einem relativ hohen Einspritzdruck schließt. Dieses sich an sich widersprechende Verhalten der ersten Düsennadel wird bei der Erfindung mit Hilfe eines Steuerraums erreicht, der simultan zum Düsenraum mit der Hochdruckquelle verbunden bzw. von dieser getrennt wird, wobei der Druckaufbau sowie der Druckabbau im Steuerraum mittels einer entsprechenden Drosselung relativ zum Düsenraum zeitlich verzögert erfolgt. In diesem Steuerraum ist außerdem eine der ersten Düsennadel zugeordnete erste Steuerfläche angeordnet, derart, dass der Steuerdruck zu einer zusätzlichen Schließkraft in der ersten Düsennadel führt. Da sich der Steuerdruck beim Öffnungsvorgang nur verzögert, also langsamer aufbaut, kann der schneller ansteigende Einspritzdruck im Düsenraum sehr früh hinreichend große Öffnungskräfte in die erste Düsennadel einleiten. Dementsprechend öffnet die erste Düsennadel bereits bei einem relativ niedrigen Einspritzdruck. Während des Einspritzvorgangs steigt der Druck im Steuerraum weiter an und kann - je nach Öffnungsdauer - das Druckniveau des Einspritzdrucks erreichen oder sogar übersteigen, da im Düsenraum durch den Kraftstoffaustritt an dem wenigstens einen ersten Spritzloch ein gewisser Druckabfall entsteht. Beim Schließvorgang fällt der Einspritzdruck im Düsenraum ab. Dementsprechend nehmen auch die an der ersten Düsennadel wirksamen Öffnungskrafte ab. Gleichzeitig fällt der Steuerdruck im Steuerraum aufgrund der Drosselung deutlich langsamer ab, so dass über die erste Steuerfläche vergleichsweise große Schließkräfte in die erste Düsennadel eingeleitet werden können. Dementsprechend überwiegen die Schließkräfte schon bereits bei einem noch vergleichsweise hohen Einspritzdruck und können die erste Düsennadel in Schließrichtung antreiben. Dementsprechend erfolgt der Schließvorgang bereits bei einem höheren Einspritzdruck. Die damit einhergehenden
  • Vorteile liegen auf der Hand. Zum einen wird durch das rasche Öffnen bei niedrigem Einspritzdruck ein niedriges Verbrennungsgeräusch beibehalten. Zum anderen wird durch das entsprechend schnelle Schließen bei einem vergleichsweise hohen Einspritzdruck bis zum Ende der Einspritzung eine ausreichende Gemischaufbereitung und somit eine reduzierte Rußemission erreicht. Da der Steuerdruck beim Schließen abnimmt, kann auch die Gefahr eines Prellens der ersten Düsennadel reduziert werden, so dass auch Nacheinspritzungen vermieden werden können. Wichtig ist außerdem, dass der Steuerdruck nicht permanent bereitgestellt werden muss, was den Aufbau der Einspritzdüse erheblich vereinfacht.
  • Die Drosselung der Steuerleitung wird so gewählt, dass bei einer vorbestimmten Öffnungszeit der ersten Düsennadel der Steuerdruck im Steuerraum den Einspritzdruck im Düsenraum übersteigt, derart, dass an der ersten Düsennadel oder am ersten Nadelverband die Schließkräfte überwiegen. Mit anderen Worten, nach einer vorbestimmten Öffnungszeit wird die erste Düsennadel automatisch wieder geschlossen, und zwar unabhängig davon, ob die Kraftstoffversorgungsteitung noch mit der Hochdruckquelle verbunden ist oder nicht. Durch konstruktive Maßnahmen wird somit eine Volllastmenge für den eingespritzten Kraftstoff begrenzt, was die Betriebssicherheit der Brennkraftmaschine erhöht.
  • Das Wirkprinzip, bei dem der im Steuerraum herrschende Steuerdruck zur Erhöhung der Schließkräfte genutzt wird, kann im folgenden auch als aktives Nadelschließen bezeichnet werden.
  • Vorzugsweise kommuniziert eine zur Verbindung des Steuerraums mit der Hochdruckquelle vorgesehene Steuerleitung mit der Kraftstoffversörgungsleitung, so dass die Steuerleitung über die Kraftstpffversorgungsteitung mit der Höchdruckquelle verbindbar ist. Diese Bauweise hat den Vorteil, dass nur ein einziges Ventil erforderlich ist, um die Kraftstoffversorgungsleitung mit der Hochdruckquelle- zu verbinden bzw. von dieser zu trennen. Der Druckaufbau und der Druckabbau beginnen dann in diesem kommunizierenden System jeweils gleichzeitig.
  • Wie bereits weiter oben erläutert, kann bei einer hinreichend fangen Einspritzzeit der Druck im Steuerraum den Druck im Düsenraum übersteigen, da bei geöffneter erster Düsennadel im Düsenraum über das wenigstens eine erste Spritzloch ein gewisser Druckabfall eintritt.
  • Bei einer anderen Ausführungsform kann der Steuerraum außerdem über eine Rücklaufleitung an ein relativ druckloses Rücklaufsystem angeschlossen sein, wobei dann die Rücklaufleitung stärker gedrosselt ist als die Steuerleitung. Durch diese Maßnahme wird im Steuerraum ein permanenter Austausch des Kraftstoffvolumens erreicht. Durch eine gezielte Durchströmung des Steuerraums kann zum einen das Temperaturniveau im Steuerraum reduziert werden. Des Weiteren wird damit gleichzeitig eine Spülung des Steuerraums erreicht. Über die Rücklaufleitung kann außerdem der Steuerraum beim Schließen der Düsennadel schneller entlastet werden, was kleinere Abstände zwischen aufeinander folgenden Einspritzvorgängen ermöglicht.
  • Eine Weiterbildung sieht vor, eine im Steuerraum angeordnete Mündungsöffnung der Rücklaufleitung in Abhängigkeit des Hubs der ersten Düsennadel so zu steuern, dass die Mündungsöffnung bei geöffneter erster Düsennadel mehr oder weniger geschlossen ist. Auf diese Weise werden die über die Rücklaufleitung abfließenden Steuerverluste minimiert, was den hydraulischen Wirkungsgrad verbessert und einen erhöhten Einspritzdruck ermöglicht.
  • Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform kann die zweite Düsennadel bzw. ein die zweite Düsennadel enthaltender zweiter Nadelverband eine zweite Steuerfläche aufweisen, die ebenfalls im Steuerraum angeordnet und darin mit dem in Schließrichtung wirkenden Steuerdruck beaufschlagbar ist. Auf diese Weise kann auch für die zweite Düsennadel ein aktives Nadelschließen realisiert werden. Das heißt, der im Steuerraum herrschende Steuerdruck erhöht beim Schließen auch bei der zweiten Düsennadel die in Schließrichtung wirkenden Schließkräfte. Dementsprechend kann auch die zweite Düsennadel bei einem höheren Einspritzdruck geschlossen werden.
  • Von besonderem Vorteil ist bei dieser Ausführungsform außerdem, dass der beim Öffnen im Steuerraum ansteigende Druck einem unerwünscht schnellen Öffnen der zweiten Düsennadel entgegenwirkt. Auf diese Weise kann ein nachteiliger Mengensprung beim Öffnen der zweiten Düsennadel vermieden werden.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Einspritzdüse ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einspritzdüse sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen. Es zeigen, jeweils schematisch,
  • Fig. 1
    einen stark vereinfachten, prinzipiellen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Einspritzdüse,
    Fig. 2
    einen Ausschnitt eines Längsschnitts wie in Fig. 1, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
    Fig. 3
    eine vergrößerte Darstellung eines Details III aus den Fig. 1 und 2.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Entsprechend Fig. 1 umfasst eine erfindungsgemäße Einspritzdüse 1 eine erste Düsennadel 2 sowie eine zweite Düsennadel 3. Die erste Düsennadel 2 ist mittels einer ersten Nadelführung 4 in einem nicht näher bezeichneten Düsenkörper hubverstellbar gelagert. Die erste Düsennadel 2 dient zum Steuern von wenigstens einem ersten Spritzloch 5, das in einen Einspritzraum 6 mündet, der zum Beispiel ein Gemischbildungsraum oder ein Brennraum eines Zylinders einer Brennkraftmaschine ist.
  • Zur Einleitung von in einer durch einen Pfeil symbolisierten Schließrichtung 7 wirkenden Schließkräften in die erste Düsennadel 2 ist eine erste Rückstellfeder 8 vorgesehen, die in einem ersten Federraum 9 angeordnet ist. Die erste Düsennadel 2 ist üblicherweise ein Bestandteil eines ersten Nadelverbands 10, der zur Übertragung von Druckkräften dient und eine gemeinsam hubverstellbare Einheit bildet. Die einzelnen Bestandteile des ersten Nadelverbands 10 können dabei in Hubrichtung lose aneinanderliegen. Ebenso ist es möglich, dass zumindest zwei Komponenten des ersten Nadelverbands 10 aneinander befestigt oder als integrale Einheit hergestellt sind.
  • Der Düsenkörper enthält einen Düsenraum 11, in dem die erste Düsennadel 2 bzw. der erste Nadelverband 10 eine erste Druckstufe 12 aufweist. Ein im Düsenraum 11 herrschender Druck leitet über diese erste Druckstufe 12 Öffnungskräfte in die erste Düsennadel 2 bzw. den ersten Nadelverband 10 ein, die in einer durch einen Pfeil angedeuteten Öffnungsrichtung 13 wirken.
  • Die zweite Düsennadel 3 ist koaxial in der als Hohlnadel ausgebildeten ersten Düsennadel 2 hubverstellbar gelagert, wozu zwischen den Düsennadeln 2, 3 eine zweite Nadelführung 14 ausgebildet ist. Die zweite Düsennadel 3 dient zur Steuerung wenigstens eines zweiten Spritzlochs 15, das ebenfalls in den Spritzraum 6 einmündet. Üblicherweise sind mehrere erste Spritzlöcher 5 und/oder mehrere zweite Spritzlöcher 15 vorgesehen, die vorzugsweise jeweils in Umfangsrichtung entlang eines Rings gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
  • Auch die zweite Düsennadel 3 ist in der Regel ein Bestandteil eines zweiten Nadelverbands 16, dessen Komponenten eine hubverstellbare Einheit bilden, die zur Übertragung von Druckkräften dient. Auch hier können die einzelnen Komponenten des zweiten Nadelverbands 16 lose aneinander anliegen. Ebenso ist es möglich, dass zumindest zwei der Bestandteile des zweiten Nadelverbands 16 aneinander befestigt sind oder durch ein integral hergestelltes einstückiges Bauteil gebildet sind.
  • Der Düsenraum 12 kommuniziert mit einem Ringraum 17, der die erste Düsennadel 2 umhüllt und zu den Spritzlöchern 5, 15 führt.
  • Entsprechend Fig. 3 besitzt die erste Düsennadel 2 in diesem Ringraum 17 ein weitere erste Druckstufe 12. Ein erster Dichtsitz 18, in den die erste Düsennadel 2 in ihrer Schließstellung eingefahren ist, ist im Ringraum 17 stromauf des wenigstens einen ersten Spritzlochs 5 angeordnet. In entsprechender Weise fährt die zweite Düsennadel 3 in einen zweiten Dichtsitz 19 ein, der ebenfalls im Ringraum 17, jedoch stromab des wenigstens einen ersten Spritzlochs 5 und stromauf des wenigstens einen zweiten Spritzlochs 15 angeordnet ist. Die zweite Düsennadel 3 besitzt im Ringraum 17 zumindest eine zweite Druckstufe 20. Bei geöffneter erster Düsennadel 2 kommuniziert der Teilraum des Ringraums 17, in dem die zweite Druckstufe 20 angeordnet ist, über den übrigen Ringraum 17 mit dem Düsenraum 11. Ein an der zweiten Druckstufe 20 angreifende Druck leitet dann eine in Öffnungsrichtung 13 wirkende Öffnungskraft in die zweite Düsennadel 3 bzw. in den zweiten Nadelverband 16 ein.
  • Die ersten Druckstufen 12 sind dadurch ausgebildet, dass eine erste Führungsquerschnittsfläche 21 der ersten Nadelführung 4 größer ist als eine erste Sitzquerschnittsfläche 22 des ersten Dichtsitzes 18. In entsprechender Weise ist die zweite Druckstufe 20 dadurch ausgebildet, dass eine zweite Führungsquerschnittsfläche 23 der zweiten Nadelführung 14 größer ist als eine zweite Sitzquerschnittsfläche 24 des zweiten Dichtsitzes 19.
  • Zurückkommend auf Fig. 1 ist zu sehen, dass eine zweite Rückstellfeder 25 vorgesehen ist, die der zweiten Düsennadel 3 bzw. dem zweiten Nadelverband 16 zugeordnet ist und in Schließrichtung 7 wirkende Schließkräfte darin einleitet. Die zweite Rückstellfeder 25 ist in einem zweiten Federraum 26 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die beiden Federräume 9 und 26 zu einem gemeinsamen Federraum 9, 26 zusammengefasst.
  • Der Düsenraum 11 ist über eine Kraftstoffversorgungsleitung 27 mit einer Hochdruckquelle 28 verbindbar. Die Hochdruckquelle 28 ist hier durch eine für mehrere derartige Einspritzdüsen 1 gemeinsam vorgesehene Hochdruckleitung 29 gebildet, sogenanntes "Common-Rail-System". Die gemeinsame Hochdruckleitung 29 wird von einer Hochdruckpumpe 30 gespeist. Ebenso ist es möglich, für jede Einspritzdüse 1 eine eigene Hochdruckpumpe vorzusehen. Im vorliegenden Beispiel ist in der Kraftstoffversorgungsleitung 27 ein Zumessventil 31 angeordnet. Mit Hilfe des Zumessventils 31 kann die Kraftstoffversorgungsleitung 27 geöffnet und gesperrt werden. Das Zumessventil 31 ist hier als hydraulisch betätigbares Ventil ausgestaltet. Zur Betätigung des Zumessventils 31 ist ein entsprechendes Schaltventil 32 vorgesehen, das seinerseits beispielsweise als magnetisch betätigbares Schaltventil, also als Magnetventil ausgestaltet sein kann. Das Zumessventil 31 enthält einen Ventilkörper 33, der durch Druckkräfte, die an einander gegenüberliegenden Steuerflächen angreifen, zum Öffnen und Schließen verstellbar ist. Durch eine Öffnungsbetätigung des Magnetventils 32 kann an der einen Fläche des Ventilkörpers 33 im Zumessventil 31 ein Druckabfall erzeugt werden, der ein Öffnen des Ventilkörper 33 bewirkt, mit der Folge, dass die Kraftstoffversorgungsleitung 27 dann mit der Hochdruckstelle 28 verbunden ist. Durch Schließen des Magnetventils 31 wird der Druck an der jeweiligen Fläche des Ventilkörpers 33 wieder aufgebaut, wodurch das Zumessventil 31 schließt und die Kraftstoffversorgungsleitung 27 wieder von der Hochdruckquelle 28 getrennt ist.
  • Zum Öffnen und Schließen der Kraftstoffversorgungsleitung 27 enthält das Zumessventil 31 eine erste Steuerkante 34. Gleichzeitig kann das Zumessventil 31 entsprechend der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform eine zweite Steuerkante 35 aufweisen, über die die Kraftstoffversorgungsleitung 27 mit einem Rücklaufsystem 36 verbunden werden kann. Die beiden Steuerkanten 34, 35 sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass beim Öffnen der ersten Steuerkante 34 zwangsläufig die zweite Steuerkante 35 schließt und umgekehrt. Hierdurch ergibt sich beim Trennen der Kraftstoffversorgungsleitung 27 von der Hochdruckquelle 28 quasi gleichzeitig eine Verbindung der Kraftstoffversorgungsleitung 27 mit dem Rücklaufsystem 36. Im Rücklaufsystem 36 herrscht üblicherweise ein relativ niedriger Druck, so dass beim Abtrennen der Kraftstoffversorgungsleitung 27 von der Hochdruckwelle 28 in der Kraftstoffversorgungsleitung 27 der Druck sofort in das Rücklaufsystem 36 entspannt werden kann. Das Rücklaufsystem 36 kann wie hier ein Druckhalteventil 37 enthalten, das in der Kraftstoffversorgungsleitung 27 einen Mindestdruck hält.
  • Erfindungsgemäß ist nun ein Steuerraum 38 vorgesehen, der über eine Steuerleitung 39 ebenfalls mit der Hochdruckquelle 28 verbindbar ist. Von entscheidender Bedeutung ist hierbei, dass die Steuerleitung 39 stärker gedrosselt ist als die Kraftstoffversorgungsleitung 27. Erreicht wird dies beispielsweise mittels einer entsprechenden Steuerdrossel 40. Im vorliegenden Fall ist die Steuerleitung 39 an die Kraftstoffversorgungsleitung 27 stromab des Zumessventils 31 angeschlossen. Das bedeutet, dass mit dem Zumessventil 31 simultan die Kraftstoffversorgungsleitung 27 und die Steuerleitung 39 mit der Hochdruckquelle 28 verbunden werden bzw. von dieser abgetrennt werden können.
  • Die erste Düsennadel 2 bzw. der erste Nadelverband 10 besitzt eine erste Steuerfläche 41, die im Steuerraum 38 angeordnet ist und dort mit einem im Steuerraum 38 herrschenden Steuerdruck beaufschlagbar ist. Die erste Steuerfläche 41 ist von den Spritzlöchern 5, 15 abgewandt, so dass der daran angreifende Steuerdruck Schließkräfte in die erste Düsennadel 2 bzw. in den ersten Nadelverband 10 einleitet.
  • Entsprechend der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist auch die zweite Düsennadel 3 bzw. der zweite Nadelverband 16 mit einer zweiten Steuerfläche 42 ausgestattet, die ebenfalls im Steuerraum 38 angeordnet ist. Auch die zweite Steuerfläche 42 ist von den Spritzlöchern 5, 15 abgewandt, so dass eine Druckbeaufschlagung der zweiten Steuerfläche 42 im Steuerraum 38 Schließkräfte in die zweite Düsennadel 3 bzw. den zweiten Nadelverband 16 einleitet.
  • Bei der in Fig. 1 gezeigten, speziellen Ausführungsform ist der Steuerraum 38 durch den ersten Federraum 9 bzw. durch den zweiten Federraum 26 bzw. durch den gemeinsamen Federraum 9, 26 gebildet.
  • Eine weitere Besonderheit wird bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 auch darin gesehen, dass der Steuerraum 38 außerdem über eine Rücklaufleitung 43 an das Rücklaufsystem 36 angeschlossen ist. Die Rücklaufleitung 43 ist dabei stärker gedrosselt als die Steuerleitung 39, was beispielsweise mit einer entsprechenden Rücklaufdrossel 44 erreicht wird. Zweckmäßig ist eine Mündungsöffnung 45, mit welcher die Rücklaufleitung 43 in den Steuerraum 38 einmündet, so positioniert, dass sie in Abhängigkeit des Hubs der ersten Düsennadel 2 gesteuert werden kann. Im vorliegenden Fall ist diese Mündungsöffnung 45 so positioniert, dass die erste Düsennadel 2 bzw. der erste Nadelverband 10 die Mündungsöffnung 45 zumindest bei Erreichen einer maximalen Öffnungsstellung der ersten Düsennadel 2 mehr oder weniger überdeckt, so dass die Mündungsöffnung 45 und somit die Rücklaufleitung 43 in entsprechendem Maße mehr oder weniger geschlossen ist.
  • Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform der Einspritzdüse 1 arbeitet wie folgt:
  • In der in Fig. 1 gezeigten Ausgangsstellung sind beide Düsennadeln 2, 3 geschlossen. Dementsprechend sind auch das Zumessventil 31 und das Magnetventil 32 geschlossen. Um eine Kraftstoffeinspritzung nur durch das wenigstens eine erste Spritzloch 5 durchzuführen, wird in der Druckquelle 28 ein relativ niedriger Krafstoffhochdruck bereitgestellt. Durch Öffnen des Magnetventils 32 wird das Zumessventil 31 geöffnet, so dass die Kraftstoffversorgungsleitung 27 mit der Hochdruckquelle 28 verbunden ist. Dementsprechend baut sich im Druckraum 11 sowie im Ringraum 17 der relativ niedrige Einspritzdruck auf. Sobald der Einspritzdruck an den ersten Druckstufen 12 einen vergleichsweise niedrig eingestellten Öffnungsschwellwert erreicht, überwiegen in der ersten Düsennadel 2 bzw. im ersten Nadelverband 10 die Öffnungskräfte und die erste Düsennadel 2 hebt aus dem ersten Dichtsitz 18 ab. Da der Steuerraum 38 über die Steuerleitung 39 mit der Kraftstoffversorgungsleitung 27 kommuniziert, baut sich auch im Steuerraum 38 ein Steuerdruck auf. Allerdings erfolgt im Steuerraum 38 im Vergleich zum Düsenraum 11 der Druckaufbau zeitlich verzögert, was durch die gezielte Drosselung 40 der Steuerleitung 39 herbeigeführt wird. Dementsprechend kann die erste Düsennadel 2 schon bei dem gewünschten relativ niedrigen Öffnungsdruck abheben und das wenigstens eine erste Spritzloch 5 freigeben.
  • Während des Einspritzvorgangs kann sich der Druck im Steuerraum 38 weiter aufbauen, bis er maximal den Wert des von der Hochdruckquelle 28 vorgegebenen Hochdrucks erreicht. Da beim Öffnen der ersten Düsennadel 2 zusätzliche Flächen mit dem Ringraum 17 kommunizieren, kann die Auslegung so erfolgen, dass die erste Düsennadel 2 geöffnet bleibt, auch wenn die Drücke im Düsenraum 11 und im Steuerraum 38 mehr oder weniger ausgeglichen sind.
  • Zum Schließen der ersten Düsennadel 2 wird nun das Magnetventil 32 wieder geschlossen. In der Folge schließt auch das Zumessventil 31. Hierdurch wird die Kraftstoffversorgungsleitung 27 von der Hochdruckquelle 28 getrennt und gleichzeitig mit dem Rücklaufsystem 36 verbunden, wodurch der Druck in der Kraftstoffversorgungsleitung 27 relativ schnell abfallen kann. Durch die gedrosselte Steuerleitung 39 kann sich jedoch der Druck im Steuerraum 38 länger halten, so dass nun an der ersten Steuerfläche 41 sehr hohe Schließkräfte in die erste Düsennadel 2 bzw. in den ersten Nadelverband 10 eingeleitet werden können. Diese hohen Schließkräfte erzeugen eine impulsartige Beschleunigung der ersten Düsennadel 2 in deren Schließrichtung. Der verzögerte Druckabbau im Steuerraum 38 ermöglicht somit eine sehr dynamische Überwindung der Trägheitskräfte der ersten Düsennadel 2 bzw. des ersten Nadelverbands 10, so dass die erste Düsennadel 2 sehr rasch in Bewegung gesetzt werden kann. Dementsprechend schließt die erste Düsennadel 2 bereits bei einem noch im Düsenraum 11 herrschenden Druck, der deutlich über dem zuvor genannten, gewünscht niedrigen Öffnungsdruck liegen kann.
  • Sobald die erste Düsennadel 2 geöffnet ist, kann sich auch an der zweiten Druckstufe 20 der Einspritzdruck aufbauen. So lange die Hochdruckquelle 28 den relativ niedrigen Hochdruck bereit stellt, kann die zweite Düsennadel 3 noch nicht öffnen, da die daran angreifenden Schließkräfte und die zweite Druckstufe 20 entsprechend aufeinander abgestimmt sind.
  • Wenn nun eine Kraftstoffeinspritzung durch alle Spritzlöcher 5, 15 durchgeführt werden soll, wird zunächst in der Hochdruckquelle 28 ein entsprechend erhöhter Hochdruck bereitgestellt. Durch Öffnen des Magnetventils 32 wird das Zumessventil 31 zum Öffnen angesteuert. Dadurch wird die Kraftstoffversorgungsleitung 27 mit der Hochdruckquelle 28 verbunden, so dass sich in der Folge zunächst im Düsenraum 11 und im Ringraum 17 der entsprechend erhöhte Einspritzdruck aufbauen kann. Bei Erreichen der Öffnungsschwelle wird zunächst wieder die erste Düsennadel 2 geöffnet. Anschließend kann sich auch der Einspritzdruck an der zweiten Druckstufe 20 aufbauen. Sobald der für die zweite Düsennadel 3 vorgesehene höhere Öffnungsdruck erreicht ist, kann auch die zweite Düsennadel 3 vom zweiten Dichtsitz 19 abheben, so dass die gewünschte Kraftstoffeinspritzung durch sämtliche Spritzlöcher 5, 15 stattfinden kann.
  • Die Öffnungsbewegung der zweiten Düsennadel 3 bzw. des zweiten Nadelverbands 16 ist durch den sich im Steuerraum 38 aufbauenden Druck gebremst. Beim Abheben der zweiten Düsennadel 3 wird die zweite Steuerfläche 42 in den zweiten Steuerraum 38 eingefahren, was mit einer Verdrängung von Hydraulikvolumen im Steuerraum 38 einhergeht. Dementsprechend kommt es im Steuerraum 38 dann zu einem entsprechend schnellen Druckanstieg, was die Öffnungsbewegung des zweiten Nadelverbands 16 abbremst. Dies ist bei der zweiten Düsennadel 3 von Vorteil, da auf diese Weise ein Mengensprung beim Öffnen der zweiten Düsennadel 3 reduziert werden kann. Die bremsende Wirkung durch den Druckaufbau im Steuerraum 38 ergibt sich in entsprechender Weise auch bei der ersten Düsennadel 2, wobei sie sich dort allerdings nicht so stark auswirkt, da die erste Düsennadel 2 erheblich früher also bei einem deutlich niedrigeren Steuerdruck in den Steuerraum 38 eindringt.
  • Zum Schließen der Düsennadeln 2, 3 wird dann wieder das Magnetventil 32 geschlossen, mit der Folge, dass auch das Zumessventil 31 schließt und die Kraftstoffversorgungsleitung 27 von der Hochdruckquelle 28 trennt. Gleichzeitig wird die Kraftstoffversorgungsleitung 27 an das Rücklaufsystem 36 angeschlossen, so dass der Druck im Düsenraum 11 und im Ringraum 17 abfallen kann. Da der inzwischen auf einen vergleichsweise hohen Wert angestiegene Steuerdruck sich aufgrund der Drosselung nur verzögert abbaut, können nun im Steuerraum 38 sehr hohe Schließkräfte auf die Steuerflächen 41 und 42 eingeleitet werden. Hierdurch kommt es zu einer starken Beschleunigung der beiden Düsennadeln 2, 3 bzw. der Nadelverbände 10, 16. Dementsprechend können die Düsennadeln 2, 3 besonders früh, also bereits bei einem noch relativ hohen Druck im Düsenraum 11 geschlossen werden.
  • Die Rücklaufleitung 43 ermöglicht es bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform, den Druckaufbau im Steuerraum 38 zusätzlich zu verzögern. Gleichzeitig wird hierdurch eine Spülung des Steuerraums 38 bewirkt. Aufgrund der Durchströmung des Steuerraums 38 kann außerdem eine Kühlwirkung realisiert werden. Bei geöffneter erster Düsennadel 2 wird bei der hier gezeigten Ausführungsform die Rücklaufleitung 43 gesperrt, da die erste Düsennadel 2 bzw. der erste Nadelverband 10 die Mündungsöffnung 45 im Steuerraum 38 überdeckt. Während der Kraftstoffeinspritzung können somit Steuerverluste reduziert werden. Gleichzeitig kann dadurch der erreichbare Einspritzdruck erhöht werden.
  • Beim Schließen der ersten Düsennadel 2 wird die Rücklaufleitung 43 wieder geöffnet, so dass sich der Druck im Steuerraum 38 dann schneller abbauen kann. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn nur kurze zeitliche Abstände zwischen aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen auftreten, wie zum Beispiel bei Mehrfacheinspritzungen pro Arbeitstakt im jeweiligen Zylinder.
  • Entsprechend Fig. 2 kann die Einspritzdüse 1 bei einer anderen Ausführungsform ohne die Rücklaufleitung 43 auskommen. Die Aufladung und Entspannung des Steuerraums 38 erfolgt dann ausschließlich über die Steuerleitung 39. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist außerdem nur die erste Steuerfläche 41 vorgesehen, die dem ersten Nadelverband 10 zugeordnet ist. Der erste Nadelverband 10 enthält hier neben der ersten Düsennadel 2 einen Steuerkolben 46, der im Steuerraum 38 hubverstellbar gelagert ist. An diesem Steuerkolben 46 stützt sich an einer von der ersten Düsennadel 2 abgewandten Seite eine Kopplungshülse 47 ab, die sich an ihrem vom Steuerkolben 46 abgewandten Ende an einem ersten Federteller 48 abstützt. Der erste Federteller 48 ist im ersten Federraum 9 hubverstellbar gelagert und nimmt die Schließkräfte der ersten Rückstellfeder 8 auf. Dementsprechend ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 der Steuerraum 38 separat vom ersten Steuerraum 9 ausgebildet. Entsprechendes gilt dann auch im Hinblick auf den zweiten Federraum 26, der hier nach wie vor mit dem ersten Federraum 9 zu einem gemeinsamen Federraum 9, 26 zusammengefasst ist.
  • Der zweite Nadelverband 16 umfasst neben der zweiten Düsennadel 3 hier eine Kopplungsstange 49, die über einen Stempel 50 an einem zweiten Federteller 51 abgestützt ist. Der zweite Federteller 51 ist im zweiten Federraum 46 hubverstellbar gelagert und nimmt die Schließkräfte der zweiten Rückstellfeder 25 auf.
  • Zwischen der ersten Düsennadel 2 bzw. dem ersten Nadelverband 10 und der zweiten Düsennadel 3 bzw. dem zweiten Nadelverband 16 ist hier eine Mitnehmerkopplung 52 ausgebildet. Diese Mitnehmerkopplung 52 ist dabei so gestaltet, dass der erste Nadelverband 10 beim Schließen der ersten Düsennadel 2 den zweiten Nadelverband 16 oder zumindest dessen zweite Düsennadel 3 in Schließrichtung mitnimmt. Erreicht wird dies beispielsweise dadurch, dass der Steuerkolben 46 radial nach innen über eine von den Spritzlöchern 5, 15 abgewandte axiale Stirnseite 53 der zweiten Düsennadel 3 übersteht. Dabei kann es zweckmäßig sein, dass in der Schließstellung beider Düsennadeln 2, 3 ein geringes Axialspiel zwischen dem Steuerkolben 46 und der genannten axialen Stirnseite 53 der zweiten Düsennadel 3 vorliegt.
  • Beim Öffnen der ersten Düsennadel 2 wird der Steuerkolben 46 in den Steuerraum 38 in der Öffnungsrichtung 13 hineinverstellt. Beim Öffnen der zweiten Düsennadel 3 kann der Steuerkolben 46 bzw. die Mitnehmerkopplung 52 einen Öffnungsanschlag für die zweite Düsennadel 3 bilden. Das heißt, bei vollständig geöffneter zweiter Düsennadel 3 kommt diese am Steuerkolben 46 axial zur Anlage. Wenn nun die Düsennadeln 2, 3 schnell geschlossen werden sollen, führt der Druckabfall im Düsenraum 11 in Verbindung mit dem sich im Steuerraum 38 nur verzögert abbauenden Steuerdruck zu einer starken Beschleunigung des Steuerkolbens 46 und somit des gesamten ersten Nadelverbands 10 in Schließrichtung 7. Da die zweite Düsennadel 3 durch ihre Anlage am Steuerkolben 46 mit dem ersten Nadelverband 10 gekoppelt ist, wird auch die zweite Düsennadel 3 zwangsläufig vom ersten Nadelverband 10 in Schließrichtung 7 mitgenommen. Somit reicht bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform die am Steuerkolben 46 ausgebildete erste Steuerfläche 41 aus, um beide Düsennadeln 2,3 beschleunigt zu schließen.
  • Beachtenswert ist hierbei, dass zwischen dem Düsenraum 11 und dem Steuerraum 38 ein Anschluss 54 an das Rücklaufsystem 36 vorgesehen ist, um Leckagen durch die erste Nadelführung 4 und/oder durch eine Führung des Steuerkolbens 46 abzuführen. Auf diese Weise können Wechselwirkungen mit dem Steuerkolben 46 vermieden werden. Die separate Anordnung des Steuerraums 38 ermöglicht es, das Volumen des Steuerraums 38 mit erhöhter Präzision zu fertigen. Insbesondere hängt das Volumen des Steuerraums 38 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 nicht mehr vom Volumen der Rückstellfedern 8 und 25 ab, das in Abhängigkeit von Herstellungstoleranzen unterschiedlich ausfallen kann. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 können somit die gewünschten Öffnungsdrücke und Schließdrücke besser eingestellt werden.
  • Die erfindungsgemäße Einspritzdüse ermöglicht somit sowohl für die erste Düsennadel 2 als auch für die zweite Düsennadel 3 ein aktives Nadelschließen, das durch den im Steuerraum 38 verzögert abgebauten Steuerdruck unterstützt ist. Die erste Düsennadel 2 kann somit bei einem vergleichsweise niedrigen Öffnungsdruck geöffnet werden, was reduzierte Verbrennungsgeräusche ermöglicht. Gleichzeitig kann das Schließen der ersten Düsennadel 2 bereits bei relativ hohen Drücken durchgeführt werden, was eine Rußbildung reduziert. Darüber hinaus kann die Öffnungsbewegung der zweiten Düsennadel 3 gebremst werden, wodurch sich die Gefahr eines Prellens der zweiten Düsennadel 3 beim Öffnen reduziert. Außerdem wird hierdurch ein Mengensprung beim Öffnen der zweiten Düsennadel 3 reduziert. Desweiteren bewirkt der sich beim Schließen der Düsennadeln 2,3 vergleichsweise schnell abbauende Steuerdruck im Steuerraum 38 ebenfalls eine Reduzierung der Prellgefahr für die sich schließenden Düsennadeln 2,3.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Drosselung der Steuerleitung 39 so auf die anderen Parameter abgestimmt sein, dass bei einer vorbestimmten Öffnungszeit der ersten Düsennadel 2 und/oder der zweiten Düsennadel 3 der Steuerdruck im Steuerraum 38 den Einspritzdruck im Düsenraum 11 und somit in den damit kommunizierend verbundenen anderen Räumen, z.B. Ringraum 17, soweit übersteigt, dass an der ersten Düsennadel 2 bzw. am ersten Nadelverband 10 die Schließkräfte überwiegen. Mit der Folge, dass die erste Düsennadel 2 automatisch geschlossen wird. Dieses automatische Schließen der ersten Düsennadel 2 unterbricht dann die Kraftstoffzufuhr zum wenigstens einen ersten Spritzloch 5 und zum wenigstens einen zweiten Spritzloch 15. Zwangsläufig fällt dann auch der in Öffnungsrichtung wirksame Druck an der zweiten Druckstufe 20 ab, so dass auch die zweite Düsennadel 3 spätestens dann schließt. Sofern eine Mitnehmerkopplung 52 vorgesehen ist, schließt die zweite Düsennadel 2 entsprechend früher. Sobald die erste Düsennadel 2 geschlossen ist, sind auch die innerhalb des ersten Dichtsitzes 18 angeordneten, in Öffnungsrichtung wirksamen Flächen vom Einspritzdruck entkoppelt, so dass quasi ein Druckgleichgewicht zwischen Düsenraum 11 und Steuerraum 38 vorliegt. Bei diesem Druckgleichgewicht überwiegen aufgrund der ersten Rückstellfeder 8 die Schließkräfte, so dass die Düsennadeln 2,3 geschlossen bleiben. Diese Ausführungsform definiert so eine maximale Volllastmenge und regelt die Kraftstoffzufuhr automatisch ab, um Beschädigungen der Brennkraftmaschine zu vermeiden. Sofern wie in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 die Rücklaufleitung 43 vorgesehen ist, kann dies bei der Verwirklichung des automatischen Schließvorgangs in entsprechender Weise berücksichtigt werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Einspritzdüse
    2
    erste Düsennadel
    3
    zweite Düsennadel
    4
    erste Nadelführung
    5
    erstes Spritzloch
    6
    Spritzraum
    7
    Schließrichtung
    8
    erste Rückstellfeder
    9
    erster Federraum
    10
    erster Nadelverband
    11
    Düsenraum
    12
    erste Druckstufe
    13
    Öffnungsrichtung
    14
    zweite Nadelführung
    15
    zweites Spritzloch
    16
    zweiter Nadelverband
    17
    Ringraum
    18
    erster Dichtsitz
    19
    zweiter Dichtsitz
    20
    zweite Druckstufe
    21
    erste Führungsquerschnittsfläche
    22
    erste Sitzquerschnittsfläche
    23
    zweite Führungsquerschnittsfläche
    24
    zweite Sitzquerschnittsfläche
    25
    zweite Rückstellfeder
    26
    zweiter Federraum
    27
    Kraftstoffversorgungsleitung
    28
    Hochdruckquelle
    29
    gemeinsame Hochdruckleitung
    30
    Hochdruckpumpe
    31
    Zumessventil
    32
    Magnetventil
    33
    Ventilkörper
    34
    erste Steuerkante
    35
    zweite Steuerkante
    36
    Rücklaufsystem
    37
    Druckhalteventil
    38
    Steuerraum
    39
    Steuerleitung
    40
    Steuerdrossel
    41
    erste Steuerfläche
    42
    zweite Steuerfläche
    43
    Rücklaufleitung
    44
    Rücklaufdrossel
    45
    Mündungsöffnung
    46
    Steuerkolben
    47
    Kopplungshülse
    48
    erster Federteller
    49
    Kopplungsstange
    50
    Stempel
    51
    zweiter Federteller
    52
    Mitnehmerkopplung
    53
    axiale Stirnseite von 3
    54
    Anschluss von 36

Claims (9)

  1. Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug,
    - mit einer als Hohlnadel ausgebildeten ersten Düsennadel (2) mit der eine Einspritzung von Kraftstoff durch wenigstens ein erstes Spritzloch (5) steuerbar ist,
    - mit einer koaxial zur ersten Düsennadel (2) angeordneten zweiten Düsennadel (3), mit der eine Einspritzung von Kraftstoff durch wenigstens ein zweites Spritzloth (15) steuerbar ist,
    - mit einem Düsenraum (11), der über eine Kräftstoffversorgungsleitung (27) mit einer Hochdruckquelle (28) verbindbar ist,
    - wobei die erste Düsennadel (2) oder ein die erste Düsennadel (2) umfassender erster Nadelverband (10) wenigstens eine erste Druckstufe (12) aufweist, die im Düsenraum (11) oder in einem mit dem Düsenraum (11) kommunizierenden Raum (17) angeordnet und darin mit einem Einspritzdruck beaufschlagbar ist, der in die erste Düsennadel (2) oder in den ersten Nadelverband (10) eine in Öffnungsrichtung (13) wirkende Öffnungskraft einleitet,
    - wobei ein Steuerraum (38) vorgesehen ist, der über eine Steuerleitung (39) mit der Hochdruckquelle (28) verbindbar ist,
    - wobei die erste Düsennadel (2) oder der erste Nadelverband (10) eine erste Steuerfläche (41) aufweist, die im Steuerraum (38) angeordnet und darin mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist, der in die erste Düsennadel (2) oder in den ersten Nadelverband (10) eine in Schließrichtung (7) wirkende Schließkraft einleitet,
    - wobei die zweite Düsennadel (3) oder ein die zweite Düsennadel (3) umfassender zweiter Nadelverband (16) wenigstens eine zweite Druckstufe (20) aufweist, die in einem Raum (17), der bei geöffneter erster Düsennadel (2) mit dem Düsenraum (11) kommuniziert, angeordnet und darin mit dem Einspritzdruck beaufschlagbar ist, der in die zweite Düsennadel (3) oder in den zweiten Nadelverband (16) eine in Öffnungsrichtung (13) wirkende Öffnungskraft einleitet,
    - wobei die zweite Düsennadel (3) oder der zweite Nadelverband (16) eine zweite Steuerfläche (42) aufweist, die im Steuerraum (38) angeordnet und darin mit dem Steuerdruck beaufschlagbar ist, der in die zweite Düsennadel (3) oder in den zweiten Nadelverband (16) eine in Schließrichtung (7) wirkende Schließkraft einleitet,
    - wobei die Steuerleitung (39) stärker gedrosselt ist als die Kraftstoffversorgungsleitung (27),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Drosselung der Steuerleitung (39) so gewählt ist, dass bei einer vorbestimmten Öffnungszeit der ersten Düsennadel (2) der Steuerdruck im Steuerraum (38) den Einspritzdruck im Düsenraum (11) übersteigt, derart, dass an der ersten Düsennadel (2) oder am ersten Nadelverband (10) die Schließkräfte überwiegen.
  2. Einspritzdüse nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuerleitung (39) mit der Kraftstoffversorgungsleitung (27) kommuniziert und über die Kraftstoffversorgungsleitung (27) mit der Hochdruckquelle (28) verbindbar ist.
  3. Einspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass eine erste Rückstellfeder (8) vorgesehen ist, die an der ersten Düsennadel (2) oder am ersten Nadelverband (10) angreift und darin eine in Schließrichtung (7) wirkende Schließkraft einleitet und die in einem Federraum (9) angeordnet ist,
    - dass der Federraum (9) entweder den Steuerraum (38) bildet oder separat vom Steuerraum (38) ausgebildet und gegenüber diesem im wesentlichen abgedichtet ist.
  4. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Steuerraum (38) über eine Rücklaufleitung (43) an ein relativ druckloses Rücklaufsystem (36) angeschlossen ist,
    - dass die Rücklaufleitung (43) stärker gedrosselt ist als die Steuerleitung (39).
  5. Einspritzdüse nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die erste Düsennadel (2) oder der erste Nadelverband (10) in Abhängigkeit des Hubs der ersten Düsennadel (2) eine im Steuerraum (38) angeordnete Mündungsöffnung (45) der Rücklaufleitung (43) steuert, derart, dass die besagte Mündungsöffnung (45) bei geöffneter erster Düsennadel (2) mehr oder weniger geschlossen ist.
  6. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass eine zweite Rückstellfeder (25) vorgesehen ist, die an der zweiten Düsennadel (3) oder am zweiten Nadelverband (16) angreift und darin eine in Schließrichtung (7) wirkende Schließkraft einleitet und die in einem Federraum (26) angeordnet ist,
    - dass der Federraum (26) entweder den Steuerraum (38) bildet oder separat vom Steuerraum (38) ausgebildet und gegenüber diesem abgedichtet ist.
  7. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen erster Düsennadel (2) oder erstem Nadelverband (10) sowie zweiter Düsennadel (3) oder zweitem Nadelverband (16) eine Mitnehmerkopplung (52) ausgebildet ist, derart, dass die erste Düsennadel (2) oder der erste Nadelverband (10) beim Schließen die zweite Düsennadel (3) oder den zweiten Nadelverband (16) in Schließrichtung mitnimmt.
  8. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kraftstoffversorgungsleitung (27) über ein Zumessventil (31) mit der Hochdruckquelle (28) verbindbar ist.
  9. Einspritzdüse nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Zumessventil (31) hydraulisch betätigbar ist und mittels eines Schaltventils (32) betätigt wird.
EP04762760A 2003-11-28 2004-09-07 Einspritzdüse Not-in-force EP1778967B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10355806A DE10355806A1 (de) 2003-11-28 2003-11-28 Einspritzdüse
PCT/DE2004/001977 WO2005054660A1 (de) 2003-11-28 2004-09-07 Einspritzdüse

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1778967A1 EP1778967A1 (de) 2007-05-02
EP1778967B1 true EP1778967B1 (de) 2008-02-20

Family

ID=34609386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP04762760A Not-in-force EP1778967B1 (de) 2003-11-28 2004-09-07 Einspritzdüse

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1778967B1 (de)
AT (1) ATE386879T1 (de)
DE (2) DE10355806A1 (de)
WO (1) WO2005054660A1 (de)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10205970A1 (de) * 2002-02-14 2003-09-04 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
DE10221384A1 (de) * 2002-05-14 2003-11-27 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE10312738B4 (de) * 2003-03-21 2005-02-24 Siemens Ag Einspritzventil mit hydraulisch betätigter Nadel und Hohlnadel und Verfahren zum Steuern einer Einspritzung

Also Published As

Publication number Publication date
EP1778967A1 (de) 2007-05-02
ATE386879T1 (de) 2008-03-15
DE10355806A1 (de) 2005-06-23
DE502004006282D1 (de) 2008-04-03
WO2005054660A1 (de) 2005-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1636484B1 (de) Einspritzdüse für brennkraftmaschinen
EP1853813B1 (de) Einspritzdüse
WO2000055496A1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung
EP1763628B1 (de) Einspritzdüse
EP1125054B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur durchführung einer kraftstoffeinspritzung
DE10221384A1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
EP1778967B1 (de) Einspritzdüse
EP1392965B1 (de) Druckverstärker einer kraftstoffeinspritzeinrichtung
DE10158028A1 (de) Injektor für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem mit Einspritzverlaufsformung
EP1697628B1 (de) Einspritzdüse
EP1377745B1 (de) Verfahren zum betreiben einer pumpe-düse-einheit sowie pumpe-düse-einheit
EP1703118B1 (de) Einspritzdüse
EP1704322B1 (de) Einspritzdüse
DE10344942B4 (de) Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
EP1552138B1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine
EP1655479B1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung
DE102006022803A1 (de) Einspritzdüse
EP1825137A1 (de) Kraftstoffeinspritzdüse
EP1825134A1 (de) Kraftstoffeinspritzdüse
EP1519032A1 (de) Einspritzdüse
WO2005038230A1 (de) Einspritzdüse für eine brennkraftmaschine
WO2004111439A1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine
WO2005068826A1 (de) Einspritzdüse und zugehöriges betriebsverfahren
EP1666719A1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung
EP1601870A1 (de) Kraftstoffeinspritzventil für eine brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20060628

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR

17Q First examination report despatched

Effective date: 20070524

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: GERMAN

REF Corresponds to:

Ref document number: 502004006282

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20080403

Kind code of ref document: P

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20080220

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20080531

NLV1 Nl: lapsed or annulled due to failure to fulfill the requirements of art. 29p and 29m of the patents act
PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: PL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20080220

Ref country code: SI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20080220

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FD4D

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20080220

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20080220

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20080220

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20080721

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20080520

Ref country code: SK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20080220

Ref country code: CZ

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20080220

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: RO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20080220

EN Fr: translation not filed
PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20081121

BERE Be: lapsed

Owner name: ROBERT BOSCH G.M.B.H.

Effective date: 20080930

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: EE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20080220

Ref country code: BG

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20080520

Ref country code: MC

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20080930

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20081212

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20080907

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20080930

Ref country code: CY

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20080220

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20080220

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20080930

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20080930

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20080907

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20080907

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: HU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20080821

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20080907

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: TR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20080220

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20080521

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20141126

Year of fee payment: 11

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 502004006282

Country of ref document: DE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20160401