EP1825137A1 - Fuel injection nozzle - Google Patents

Fuel injection nozzle

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Publication number
EP1825137A1
EP1825137A1 EP05808077A EP05808077A EP1825137A1 EP 1825137 A1 EP1825137 A1 EP 1825137A1 EP 05808077 A EP05808077 A EP 05808077A EP 05808077 A EP05808077 A EP 05808077A EP 1825137 A1 EP1825137 A1 EP 1825137A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
piston
fuel
opening direction
needle
Prior art date
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EP05808077A
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German (de)
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EP1825137B1 (en
Inventor
Friedrich Boecking
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP1825137A1 publication Critical patent/EP1825137A1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
    • F02M61/205—Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F02M45/08—Injectors peculiar thereto
    • F02M45/086—Having more than one injection-valve controlling discharge orifices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/46—Valves, e.g. injectors, with concentric valve bodies

Definitions

  • Such, for example, from DE 100 58 153 A1 known fuel injector for internal combustion engines has two nozzle needles that can be controlled independently.
  • the outer nozzle needle is opened when the force exerted by the fuel on a pressure shoulder of the outer nozzle needle opening force is greater than the action of a closing spring.
  • the inner nozzle needle is opened by the pressure of a force acting in the closing direction on the nozzle needle hydraulic fluid is lowered in a control chamber.
  • the fuel injector according to the invention for internal combustion engines with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the fuel injector is easy and directly controlled.
  • the separate structure of the control via separate control chambers of the two nozzle needles is particularly advantageous.
  • a direct needle control By using a direct needle control, both nozzle needles can be opened quickly without leakage and thus the injector can be optimally controlled.
  • Advantage of the invention is the freedom from leaks at high needle speed and short travel of the actuator.
  • FIGURE shows the fuel injection nozzle according to the invention in a longitudinal section.
  • the fuel injector 1 for internal combustion engines shown in Fig. 1 has a one-piece or multi-piece, cylindrical nozzle body 2, which projects with its free lower end into a combustion chamber not shown in detail of the engine to be supplied.
  • a guide bore 3 of the nozzle body 2 designed as a hollow needle outer nozzle needle 4 is axially displaceably guided, in which an inner nozzle needle 5 is arranged coaxially and also guided axially displaceable.
  • an annular space 6 is formed, which is bounded by the outer nozzle needle 4 radially inwardly. Via a high-pressure fuel line 7, the annular space 6 is connected to a fuel high-pressure accumulator, not shown (common rail).
  • a first closing spring 8 presses the outer nozzle needle 4 into a first sealing seat 9 at the combustion chamber end of the guide bore 3.
  • a sealing cone 10 of the outer nozzle needle 4 in conjunction with the first sealing seat 9, that fuel from the annular space. 6 passes through first injection holes 11 in the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • a second closing spring 12 presses the inner nozzle needle 5 into a second sealing seat 13 at the combustion chamber end of the guide bore 3.
  • the inner nozzle needle 5 In the closed state of the inner nozzle needle 5 prevents a sealing cone 14 of the inner nozzle needle 5 in conjunction with the second sealing seat 13 that fuel both with closed outer nozzle needle 4 from the existing between the two nozzle needles 4, 5 annular gap 15 which is connected via a bore 16 in the outer nozzle needle 5 to the annulus 6, and not open at the second outer nozzle needle 4 through second injection holes 17 in the combustion chamber Internal combustion engine passes.
  • the two sealing seats 9, 13 are formed by a common conical surface.
  • the closing spring 8 of the outer nozzle needle 4 is supported on the nozzle body 2 and the closing spring 12 of the inner nozzle needle 5 on a piston 18 which is guided axially displaceably in a translator piston 19 open at the bottom.
  • the piezoelectric actuator 20 is energized, whereby the booster piston 19 is pressed down against the action of a tension spring (e.g., Bourdon tube) 21.
  • the piston 18 is hydraulically coupled to the booster piston 19 via a booster chamber 22, which is filled with fuel under rail pressure, to allow for a 1: 1 temperature compensation of the actuator 20.
  • the two nozzle needle 4, 5 are each guided displaceably on the piston 18.
  • the piston 18 has a downwardly open piston chamber, on the chamber wall the two nozzle needles 4, 5 are guided.
  • the piston 18 engages with an annular first projection 23, the inner nozzle needle 5 and with an annular second projection 24, the outer nozzle needle 4 respectively in the opening direction.
  • the inner nozzle needle 5 delimits, with a control surface 25 acting in the closing direction, in the piston chamber a first nozzle rear space 26, which is connected via a first throttle 27 to a first control chamber 28.
  • the first control chamber 28 is bounded radially inwardly by the piston 18, radially outward by a sealing sleeve 29, in the opening direction by the booster piston 19 and in the closing direction by the nozzle body 2.
  • the sealing sleeve 29 which is supported by a housing side supported compression spring (not shown) in abutment against a shoulder of the nozzle body 2, the first control chamber 28 is throttled connected to the high-pressure fuel line 7.
  • the outer nozzle needles 4 with a control surface 30 acting in the closing direction in the piston chamber define a second nozzle rear space 31, which is connected via a second throttle 32 to a second control chamber 33.
  • the second control chamber 33 is bounded radially inwardly by the outer nozzle needle 4, in the opening direction by the piston 18 and otherwise by the nozzle body 2.
  • the second control chamber 33 is connected in a manner not shown throttled to the high-pressure fuel line 7, e.g. also via a sealing sleeve.
  • the intermediate space 34, which is formed in the piston chamber between the second projection 24 and the outer nozzle needle 4, is connected via a connecting bore 35 in the outer nozzle needle 4 to a second control chamber 31.
  • the two nozzle needles 4, 5 are opened wide with only minimal opening stroke of the actuator 20.
  • nozzle needles 4, 5 are moved by energizing the actuator 20 of the booster piston 19 and the piston 18 against the action of the tension spring 21 in the closing direction, whereby the volume of the control chambers 28, 33 is reduced.
  • the prevailing pressure in each case rises above the rail pressure, and the nozzle needles 4, 5 close.
  • the opening of the two nozzle needles can also be reversed if h 0 and hi are reversed, ie if h 0 >hi> 0.

Abstract

Disclosed is a fuel injection nozzle (1) for internal combustion engines, comprising a nozzle member (2) with injection ports (11, 17), an outer valve needle (4) which is axially directed in a guiding bore (3) of the nozzle member (2), is embodied as a hollow needle, and controls injection of pressurized fuel through at least one first injection port (11), and an inner valve needle (5) that is coaxially guided within the outer valve needle (4) and controls injection of pressurized fuel through at least one second injection port (17). The inventive fuel injection nozzle (1) further comprises a plunger (18) which is guided in an axially movable manner and is provided with a first protrusion (23) that entrains the inner valve needle (5) in the opening direction thereof and a second protrusion (24) that entrains the outer valve needle (4) in the opening direction thereof following a preliminary lift (h<SUB>1</SUB>). The fuel injection nozzle (1) also comprises an actuator (20) for displacing the plunger (18), a first and a second rear nozzle chamber (26, 31 ), each of which is delimited by a control surface (25, 30) of the inner and outer valve needle (4, 5), respectively, said control surface (25, 30) being effective in the closing direction, a first control chamber (28) that is filled with fuel, is delimited by the plunger (18) or an actuating member (19) of the actuator (20) in the opening direction, and is connected to the first rear nozzle chamber (26) via a throttle (27), as well as a second control chamber (33) which is filled with fuel, is delimited by the plunger (18) in the opening direction, and is connected to the second rear nozzle chamber (31) via a throttle (32). The two valve needles (4, 5) can be displaced relative to the plunger (18) in the opening direction, counter to the effect of a closing spring (8, 12).

Description

Kraftstoffeinspritzdüse fuel Injector
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzdüse nach der Gattung des Patentanspruchs 1.The invention is based on a fuel injection nozzle according to the preamble of patent claim 1.
Eine solche, beispielsweise aus der DE 100 58 153 A1 bekannte Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen weist zwei Düsennadeln auf, die unabhängig voneinander angesteuert werden können. Die äußere Düsennadel wird geöffnet, wenn die vom Kraftstoff auf eine Druckschulter der äußeren Düsennadel ausgeübte Öffnungskraft größer als die Wirkung einer Schließfeder ist. Die innere Düsennadel wird geöffnet, indem der Druck eines in Schließrichtung auf die Düsennadel wirkenden Hydraulikfluids in einem Steuerraum abgesenkt wird. Vorteile der ErfindungSuch, for example, from DE 100 58 153 A1 known fuel injector for internal combustion engines has two nozzle needles that can be controlled independently. The outer nozzle needle is opened when the force exerted by the fuel on a pressure shoulder of the outer nozzle needle opening force is greater than the action of a closing spring. The inner nozzle needle is opened by the pressure of a force acting in the closing direction on the nozzle needle hydraulic fluid is lowered in a control chamber. Advantages of the invention
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Kraftstoffeinspritzdüse einfach und direkt ansteuerbar ist. Dabei ist der separate Aufbau der Steuerung über getrennte Steuerräume der zwei Düsennadeln besonders vorteilhaft. Durch Verwendung einer direkten Nadelsteuerung können beide Düsennadeln schnell ohne Leckage gesteuert geöffnet und somit der Injektor optimal gesteuert werden. Vorteil der Erfindung ist die Leckagefreiheit bei hoher Nadelgeschwindigkeit und kurzem Stellweg des Stellantriebs.The fuel injector according to the invention for internal combustion engines with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the fuel injector is easy and directly controlled. In this case, the separate structure of the control via separate control chambers of the two nozzle needles is particularly advantageous. By using a direct needle control, both nozzle needles can be opened quickly without leakage and thus the injector can be optimally controlled. Advantage of the invention is the freedom from leaks at high needle speed and short travel of the actuator.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the subject invention are the description, the drawings and claims removed.
Zeichnungendrawings
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse in einem Längsschnitt.An embodiment of the fuel injection nozzle according to the invention is shown in the drawings and explained in more detail in the following description. The single FIGURE shows the fuel injection nozzle according to the invention in a longitudinal section.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
Die in Fig. 1 gezeigte Kraftstoffeinspritzdüse 1 für Brennkraftmaschinen weist einen ein- oder mehrstückigen, zylindrischen Düsenkörper 2 auf, der mit seinem freien unteren Ende in einen nicht näher gezeigten Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragt. In einer Führungsbohrung 3 des Düsenkörpers 2 ist eine als Hohlnadel ausgebildete äußere Düsennadel 4 axial verschiebbar geführt, in der eine innere Düsennadel 5 koaxial angeordnet und ebenfalls axial verschiebbar geführt ist. Im Düsenkörper 2 ist ein Ringraum 6 ausgebildet, der durch die äußere Düsennadel 4 radial nach innen begrenzt ist. Über eine Kraftstoff-Hochdruckleitung 7 ist der Ringraum 6 mit einem nicht gezeigten Kraftstoff-Hochdruckspeicher (Common Rail) verbunden.The fuel injector 1 for internal combustion engines shown in Fig. 1 has a one-piece or multi-piece, cylindrical nozzle body 2, which projects with its free lower end into a combustion chamber not shown in detail of the engine to be supplied. In a guide bore 3 of the nozzle body 2 designed as a hollow needle outer nozzle needle 4 is axially displaceably guided, in which an inner nozzle needle 5 is arranged coaxially and also guided axially displaceable. In the nozzle body 2, an annular space 6 is formed, which is bounded by the outer nozzle needle 4 radially inwardly. Via a high-pressure fuel line 7, the annular space 6 is connected to a fuel high-pressure accumulator, not shown (common rail).
Eine erste Schließfeder 8 presst die äußere Düsennadel 4 in einen ersten Dichtsitz 9 am brennraumseitigen Ende der Führungsbohrung 3. Im geschlossenen Zustand der äußeren Düsennadel 4 verhindert ein Dichtkonus 10 der äußeren Düsennadel 4 in Verbindung mit dem ersten Dichtsitz 9, dass Kraftstoff aus dem Ringraum 6 durch erste Spritzlöcher 11 in den Brennraum der Brennkraftmaschine gelangt. In gleicher Weise presst eine zweite Schließfeder 12 die innere Düsennadel 5 in einen zweiten Dichtsitz 13 am brennraumseitigen Ende der Führungsbohrung 3. Im geschlossenen Zustand der inneren Düsennadel 5 verhindert ein Dichtkonus 14 der inneren Düsennadel 5 in Verbindung mit dem zweiten Dichtsitz 13, dass Kraftstoff sowohl bei geschlossener äußerer Düsennadel 4 aus dem zwischen beiden Düsennadeln 4, 5 vorhandenen Ringspalt 15, der über eine Bohrung 16 in der äußeren Düsennadel 5 an den Ringraum 6 angeschlossen ist, als auch bei geöffneter äußerer Düsennadel 4 nicht durch zweite Spritzlöcher 17 in den Brennraum der Brennkraftmaschine gelangt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Dichtsitze 9, 13 durch eine gemeinsame Konusfläche gebildet.A first closing spring 8 presses the outer nozzle needle 4 into a first sealing seat 9 at the combustion chamber end of the guide bore 3. In the closed state of the outer nozzle needle 4 prevents a sealing cone 10 of the outer nozzle needle 4 in conjunction with the first sealing seat 9, that fuel from the annular space. 6 passes through first injection holes 11 in the combustion chamber of the internal combustion engine. In the same way, a second closing spring 12 presses the inner nozzle needle 5 into a second sealing seat 13 at the combustion chamber end of the guide bore 3. In the closed state of the inner nozzle needle 5 prevents a sealing cone 14 of the inner nozzle needle 5 in conjunction with the second sealing seat 13 that fuel both with closed outer nozzle needle 4 from the existing between the two nozzle needles 4, 5 annular gap 15 which is connected via a bore 16 in the outer nozzle needle 5 to the annulus 6, and not open at the second outer nozzle needle 4 through second injection holes 17 in the combustion chamber Internal combustion engine passes. In the embodiment shown, the two sealing seats 9, 13 are formed by a common conical surface.
Die Schließfeder 8 der äußeren Düsennadel 4 ist am Düsenkörper 2 und die Schließfeder 12 der inneren Düsennadel 5 an einem Kolben 18 abgestützt, der in einem nach unten offenen Übersetzerkolben 19 axial verschiebbar geführt ist. Der Übersetzerkolben 19 bildet das Stellglied eines invers betriebenen piezoelektrischen Stellantriebs 20. Im gezeigten geschlossenen Zustand beider Düsennadeln 4, 5 ist der piezoelektrische Stellantrieb 20 bestromt, wodurch der Übersetzerkolben 19 gegen die Wirkung einer Zugfeder (z.B. Rohrfeder) 21 nach unten gedrückt ist. Der Kolben 18 ist über einen Übersetzerraum 22, der mit unter Raildruck stehendem Kraftstoff gefüllt ist, hydraulisch mit dem Übersetzerkolben 19 gekoppelt, um einen 1 :1 -Temperaturausgleich des Stellantriebs 20 zu ermöglichen.The closing spring 8 of the outer nozzle needle 4 is supported on the nozzle body 2 and the closing spring 12 of the inner nozzle needle 5 on a piston 18 which is guided axially displaceably in a translator piston 19 open at the bottom. In the shown closed state of both nozzle needles 4, 5, the piezoelectric actuator 20 is energized, whereby the booster piston 19 is pressed down against the action of a tension spring (e.g., Bourdon tube) 21. The piston 18 is hydraulically coupled to the booster piston 19 via a booster chamber 22, which is filled with fuel under rail pressure, to allow for a 1: 1 temperature compensation of the actuator 20.
Die beiden Düsennadel 4, 5 sind jeweils am Kolben 18 verschiebbar geführt. Dazu hat der Kolben 18 eine nach unten offene Kolbenkammer, an deren Kammerwand die beiden Düsennadeln 4, 5 geführt sind. Der Kolben 18 hintergreift mit einem ringförmigen ersten Vorsprung 23 die innere Düsennadel 5 und mit einem ringförmigen zweiten Vorsprung 24 die äußere Düsennadel 4 jeweils in Öffnungsrichtung. Im gezeigten geschlossenen Zustand der beiden Düsennadeln ist die innere Düsennadel 5 in Öffnungsrichtung vom ersten Vorsprung 23 um h0 (h0 ≥ 0) und die äußere Düsennadel 4 in Öffnungsrichtung vom zweiten Vorsprung 24 um hi (hi > ho) beabstandet.The two nozzle needle 4, 5 are each guided displaceably on the piston 18. For this purpose, the piston 18 has a downwardly open piston chamber, on the chamber wall the two nozzle needles 4, 5 are guided. The piston 18 engages with an annular first projection 23, the inner nozzle needle 5 and with an annular second projection 24, the outer nozzle needle 4 respectively in the opening direction. In the shown closed state of the two nozzle needles, the inner nozzle needle 5 in the opening direction of the first projection 23 by h 0 (h 0 ≥ 0) and the outer nozzle needle 4 in the opening direction of the second projection 24 by hi (hi> ho) spaced.
Die innere Düsennadel 5 begrenzt mit einer in Schließrichtung wirkenden Steuerfläche 25 in der Kolbenkammer einen ersten Düsenrückraum 26, der über eine erste Drossel 27 mit einem ersten Steuerraum 28 verbunden ist. Der erste Steuerraum 28 ist radial nach innen durch den Kolben 18, radial nach außen durch eine Dichthülse 29, in Öffnungsrichtung durch den Übersetzerkolben 19 sowie in Schließrichtung durch den Düsenkörper 2 begrenzt. Über die Dichthülse 29, die durch eine gehäuseseitig abgestützte Druckfeder (nicht gezeigt) in Anlage an eine Schulter des Düsenkörpers 2 abgestützt ist, ist der erste Steuerraum 28 gedrosselt an die Kraftstoff-Hochdruckleitung 7 angeschlossen.The inner nozzle needle 5 delimits, with a control surface 25 acting in the closing direction, in the piston chamber a first nozzle rear space 26, which is connected via a first throttle 27 to a first control chamber 28. The first control chamber 28 is bounded radially inwardly by the piston 18, radially outward by a sealing sleeve 29, in the opening direction by the booster piston 19 and in the closing direction by the nozzle body 2. About the sealing sleeve 29, which is supported by a housing side supported compression spring (not shown) in abutment against a shoulder of the nozzle body 2, the first control chamber 28 is throttled connected to the high-pressure fuel line 7.
In gleicher Weise begrenzt die äußere Düsennadeln 4 mit einer in Schließrichtung wirkenden Steuerfläche 30 in der Kolbenkammer einen zweiten Düsenrückraum 31 , der über eine zweite Drossel 32 mit einem zweiten Steuerraum 33 verbunden ist. Der zweite Steuerraum 33 ist radial nach innen durch die äußere Düsennadel 4, in Öffnungsrichtung durch den Kolben 18 und im Übrigen durch den Düsenkörper 2 begrenzt. Der zweite Steuerraum 33 ist auf nicht gezeigte Weise an die Kraftstoff- Hochdruckleitung 7 gedrosselt angeschlossen, z.B. ebenfalls über eine Dichthülse. Der Zwischenraum 34, der in der Kolbenkammer zwischen zweitem Vorsprung 24 und äußerer Düsennadel 4 gebildet ist, ist über eine Verbindungsbohrung 35 in der äußeren Düsennadel 4 mit einem zweiten Steuerraum 31 verbunden.In the same way, the outer nozzle needles 4 with a control surface 30 acting in the closing direction in the piston chamber define a second nozzle rear space 31, which is connected via a second throttle 32 to a second control chamber 33. The second control chamber 33 is bounded radially inwardly by the outer nozzle needle 4, in the opening direction by the piston 18 and otherwise by the nozzle body 2. The second control chamber 33 is connected in a manner not shown throttled to the high-pressure fuel line 7, e.g. also via a sealing sleeve. The intermediate space 34, which is formed in the piston chamber between the second projection 24 and the outer nozzle needle 4, is connected via a connecting bore 35 in the outer nozzle needle 4 to a second control chamber 31.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse 1 beschrieben.The operation of the fuel injection nozzle 1 according to the invention will be described below.
Wenn der piezoelektrischen Stellantrieb 20 nicht mehr bestromt wird, zieht die Zugfeder 21 den Übersetzerkolben 19 nach oben, d.h. in Öffnungsrichtung. Dadurch sinkt der Druck im Übersetzerraum 22 unter Raildruck, und über die hydraulische Kopplung wird auch der Kolben 18 nach oben gezogen, der über den ersten Vorsprung 23 die innere Düsennadel 5 sofort (h0 = 0) oder erst nach einem Vorhub (ho > 0) in Öffnungsrichtung mitnimmt. Die innere Düsennadel 5 hebt von ihrem Dichtsitz 13 ab, und über die nun freigegebenen zweiten Spritzlöcher 17 wird Kraftstoff über den Ringsspalt 15 aus dem Ringraum 6 in den Brennraum eingespritzt. Der Öffnungshub des Übersetzerkolbens 19 führt zu einer Volumenvergrößerung im ersten Steuerraum 28, so dass der darin herrschende Raildruck sinkt. Über die Drossel 27 sinkt auch der Druck im ersten Düsenrückraum 26 unter den Raildruck ab. Dies führt, da am Dichtkonus 14 der inneren Düsennadel 5 der Raildruck in Öffnungsrichtung wirkt, zu einem Abheben der inneren Düsennadel 5 vom ersten Vorsprung 23, d.h. zu einem weiteren Aufsteuern der inneren Düsennadel 5, gegen die Wirkung der Schließfeder 12.When the piezoelectric actuator 20 is no longer energized, pulls the tension spring 21, the booster piston 19 upwards, ie in the opening direction. Thereby the pressure in the booster chamber 22 drops below the rail pressure, and the hydraulic coupling also pulls the piston 18 upwards, which via the first projection 23 immediately causes the inner nozzle needle 5 (h 0 = 0) or only after a preliminary stroke (ho> 0). entrains in the opening direction. The inner nozzle needle 5 lifts off from its sealing seat 13, and via the now released second injection holes 17 fuel is injected via the annular gap 15 from the annular space 6 into the combustion chamber. The opening stroke of the booster piston 19 leads to an increase in volume in the first control chamber 28, so that the rail pressure prevailing therein decreases. About the throttle 27 and the pressure in the first nozzle rear chamber 26 drops below the rail pressure. This leads, since the sealing pressure of the inner nozzle needle 5 of the rail pressure acts in the opening direction, to a lifting of the inner nozzle needle 5 from the first projection 23, ie to further control the inner nozzle needle 5, against the action of the closing spring 12th
Nach einem Vorhub hi (hi > h0) nimmt der Kolben 18 über den zweiten Vorsprung 24 auch die äußere Düsennadel 4 in Öffnungsrichtung mit, wobei der im Zwischenraum 34 vorhandene Kraftstoff über die Verbindungsbohrung 35 in den zweiten Steuerraum 31 abgebaut wird. Die äußere Düsennadel 4 hebt von ihrem Dichtsitz 9 ab, und Kraftstoff aus dem Ringraum 6 wird auch über die nun freigegebenen ersten Spritzlöcher 11 in den Brennraum eingespritzt. Da auch am Dichtkonus 10 der äußeren Düsennadel 4 der Raildruck in Öffnungsrichtung wirkt, hebt die äußere Düsennadel 4 vom zweiten Vorsprung 24 ab und wird gegen die Wirkung der Schließfeder 8 weiter aufgesteuert.After a preliminary stroke hi (hi> h 0 ), the piston 18 also takes over the second projection 24 and the outer nozzle needle 4 in the opening direction, whereby the fuel present in the intermediate space 34 is reduced via the connecting bore 35 into the second control chamber 31. The outer nozzle needle 4 lifts off from its sealing seat 9, and fuel from the annular space 6 is also injected via the now released first injection holes 11 into the combustion chamber. Since also the sealing cone 10 of the outer nozzle needle 4, the rail pressure acts in the opening direction, the outer nozzle needle 4 lifts off from the second projection 24 and is turned on against the action of the closing spring 8 on.
Somit werden die beiden Düsennadeln 4, 5 mit nur minimalem Öffnungshub des Stellantriebs 20 weit aufgesteuert.Thus, the two nozzle needles 4, 5 are opened wide with only minimal opening stroke of the actuator 20.
Zum Schließen der Düsennadeln 4, 5 werden durch Bestromen des Stellantriebs 20 der Übersetzerkolben 19 und der Kolben 18 gegen die Wirkung der Zugfeder 21 in Schließrichtung verschoben, wodurch sich das Volumen der Steuerräume 28, 33 verringert. Der darin jeweils herrschende Druck steigt über den Raildruck an, und die Düsennadeln 4, 5 schließen. Das Öffnen der beiden Düsenadeln kann auch umgekehrt erfolgen, wenn h0 und hi vertauscht werden, d.h. wenn h0 > h-i > 0. To close the nozzle needles 4, 5 are moved by energizing the actuator 20 of the booster piston 19 and the piston 18 against the action of the tension spring 21 in the closing direction, whereby the volume of the control chambers 28, 33 is reduced. The prevailing pressure in each case rises above the rail pressure, and the nozzle needles 4, 5 close. The opening of the two nozzle needles can also be reversed if h 0 and hi are reversed, ie if h 0 >hi> 0.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kraftstoffeinspritzdüse (1 ) für Brennkraftmaschinen, umfassend einen Düsenkörper (2) mit Spritzlöchern (1 1 , 17), eine in einer Führungsbohrung (3) des Düsenkörpers (2) axial geführte, als Hohlnadel ausgebildete äußere1. Fuel injection nozzle (1) for internal combustion engines, comprising a nozzle body (2) with spray holes (1 1, 17), one in a guide bore (3) of the nozzle body (2) axially guided, designed as a hollow needle outer
Düsennadel (4), welche die Einspritzung von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff durch mindestens ein erstes Spritzloch (11 ) steuert, und eine in der äußeren Düsennadel (4) koaxial geführte innere Düsennadel (5), welche die Einspritzung von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff durch mindestens ein zweites Spritzloch (17) steuert, gekennzeichnet durch:A nozzle needle (4) which controls the injection of high-pressure fuel through at least a first injection hole (11), and in the outer nozzle needle (4) coaxially guided inner nozzle needle (5), the injection of high-pressure fuel by at least a second spray hole (17) is controlled, characterized by
- einen axial verschiebbar geführten Kolben (18) mit einem ersten Vorsprung (23), der die innere Düsennadel (5) in deren Öffnungsrichtung mitnimmt, und mit einem zweiten Vorsprung (24), der nach einem Vorhub (hi) die äußere Düsennadel (4) in deren Öffnungsrichtung mitnimmt, wobei die beiden- An axially displaceably guided piston (18) with a first projection (23) which entrains the inner nozzle needle (5) in the opening direction, and with a second projection (24), after a preliminary stroke (hi), the outer nozzle needle (4 ) entrains in the opening direction, the two
Düsennadeln (4, 5) relativ zum Kolben (18) in Öffnungsrichtung jeweils gegen die Wirkung einer Schließfeder (8, 12) verschiebbar sind,Nozzle needles (4, 5) relative to the piston (18) in the opening direction in each case against the action of a closing spring (8, 12) are displaceable,
- einen Stellantrieb (20) zum Verschieben des Kolbens (18),an actuator (20) for displacing the piston (18),
- einen ersten und einen zweiten Düsenrückraum (26, 31 ), die jeweils durch eine in Schließrichtung wirkende Steuerfläche (25, 30) der inneren bzw. der äußeren Düsennadel (4, 5) begrenzt sind,a first and a second nozzle rear space (26, 31) which are each delimited by a control surface (25, 30) of the inner and / or outer nozzle needle (4, 5) acting in the closing direction,
- einen mit Kraftstoff gefüllten ersten Steuerraum (28), der in Öffnungsrichtung durch den Kolben (18) oder ein Stellglied (19) des Stellantriebs (20) begrenzt und über eine Drossel (27) mit dem ersten Düsenrückraum (26) verbunden ist, und- A filled with fuel first control chamber (28) which is limited in the opening direction by the piston (18) or an actuator (19) of the actuator (20) and via a throttle (27) to the first nozzle back chamber (26), and
- einen mit Kraftstoff gefüllten zweiten Steuerraum (33), der in Öffnungsrichtung durch den Kolben (18) begrenzt und über eine Drossel (32) mit dem zweiten Düsenrückraum (31 ) verbunden ist. - A filled with fuel second control chamber (33) which is limited in the opening direction by the piston (18) and connected via a throttle (32) with the second nozzle back space (31).
2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (18) eine in Schließrichtung offene Kolbenkammer aufweist und dass darin die beiden Düsennadeln (4, 5) jeweils mit ihren Steuerflächen (25, 30) die beiden Düsenrückräume (26, 31) begrenzen.2. Fuel injection nozzle according to claim 1, characterized in that the piston (18) has a piston chamber open in the closing direction and that therein the two nozzle needles (4, 5) each with their control surfaces (25, 30), the two nozzle rear chambers (26, 31) limit.
3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Düsennadeln (4, 5) an der Kammerwand der Kolbenkammer geführt sind.3. Fuel injection nozzle according to claim 2, characterized in that the two nozzle needles (4, 5) are guided on the chamber wall of the piston chamber.
4. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (18) die innere Düsennadel (5) erst ab einem Vorhub (h0) in Öffnungsrichtung mitnimmt und dieser Vorhub (h0) kleiner als der Vorhub (hi) der äußeren Düsennadel (4) ist.4. Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the piston (18) the inner nozzle needle (5) only from a preliminary stroke (h 0 ) entrains in the opening direction and this preliminary stroke (h 0 ) smaller than the preliminary stroke (hi) of outer nozzle needle (4).
5. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließfeder (8) der äußeren Düsennadel (4) in einem Ringraum (6), der an die Kraftstoff-Hochdruckleitung (7) angeschlossen und radial nach innen durch die äußere Düsennadel (4) begrenzt ist, angeordnet und am Düsenkörper (2) abgestützt ist.5. Fuel injection nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the closing spring (8) of the outer nozzle needle (4) in an annular space (6) connected to the high-pressure fuel line (7) and radially inwardly through the outer nozzle needle ( 4) is limited, arranged and supported on the nozzle body (2).
6. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließfeder (12) der inneren Düsennadel (5) im ersten Düsenrückraum (26) angeordnet und am Kolben (18) abgestützt ist.6. Fuel injection nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the closing spring (12) of the inner nozzle needle (5) in the first nozzle rear space (26) and supported on the piston (18) is supported.
7. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (20) als Stellelement einen Übersetzerkolben (19) aufweist, der hydraulisch mit dem Kolben (18) bewegungsgekoppelt ist.7. Fuel injection nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (20) as an adjusting element has a booster piston (19) which is hydraulically coupled to the piston (18).
8. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (20) ein gegen die Wirkung einer Zugfeder (21 ) invers betriebener piezoelektrischer Antrieb ist. 8. Fuel injection nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (20) is inversely operated against the action of a tension spring (21) piezoelectric drive.
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