WO2002084110A1 - Kraftstoff-einspritzvorrichtung mit zwei koaxialen ventilelementen und krafstoffsystem für brennkraftmaschinen, sowie brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoff-einspritzvorrichtung mit zwei koaxialen ventilelementen und krafstoffsystem für brennkraftmaschinen, sowie brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
WO2002084110A1
WO2002084110A1 PCT/DE2002/001234 DE0201234W WO02084110A1 WO 2002084110 A1 WO2002084110 A1 WO 2002084110A1 DE 0201234 W DE0201234 W DE 0201234W WO 02084110 A1 WO02084110 A1 WO 02084110A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
valve element
injection device
fuel
fuel injection
valve
Prior art date
Application number
PCT/DE2002/001234
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Detlev Potz
Gerhard Mack
Thomas Kuegler
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
Priority to BR0204830-2A priority Critical patent/BR0204830A/pt
Priority to DE50207439T priority patent/DE50207439D1/de
Priority to JP2002581829A priority patent/JP4076142B2/ja
Priority to EP02729851A priority patent/EP1381774B1/de
Publication of WO2002084110A1 publication Critical patent/WO2002084110A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • F02M61/182—Discharge orifices being situated in different transversal planes with respect to valve member direction of movement
    • 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
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • 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

  • the invention relates to a fuel injection device for internal combustion engines, with an elongated housing with an injection end, with a recess in the housing in its longitudinal direction, which can be connected to a fuel inlet, with at least two axially spaced outlet openings at the injection end, with at least two coaxial and axially movable valve elements, which are arranged at least in regions in the recess and cooperate with valve seats in the region of the outlet openings.
  • Such a fuel injection device is known from DE 40 23 223 AI.
  • This shows a fuel injection nozzle, in the elongated housing of which two valve needles which are coaxial to one another are guided. At the injection end, the housing is closed and comprises two axially spaced rows of spray holes distributed over the circumference. There is a separating sleeve between the valve needles, and the valve needles can be operated independently of one another via separate fuel inlets.
  • Injectors are used for direct-injection internal combustion engines.
  • the purpose of the two valve needles is to adapt the Injection characteristics to the operating load, which is important for the emission behavior of the internal combustion engine.
  • valve elements work together in such a way that the one valve element causes the other valve element to move during a movement along a specific path.
  • valve elements are no longer moved independently of one another. Instead, the movement of one valve element is coupled to a movement of the other valve element. This makes it possible to dispense with separate control of the two valve elements. In this way, the fuel injector can be made smaller.
  • the outer valve element open first and cause movement of the inner valve element when moving along a certain path.
  • the inner valve element can also open first and cause the outer valve element to move in a certain way.
  • a driver connection is provided in such a way that the one valve element axially comes into contact with the other valve element at least indirectly during a movement and thereby moves the same.
  • This mechanical driver connection is simple and robust.
  • the driver connection " can be designed such that it comprises a shoulder on one valve element, which cooperates with a shoulder on the other valve element, the shoulder and the shoulder being axially spaced apart from one another in the closed state of the injection device.
  • Such a driver connection is simple to produce
  • the shoulder and heel can also be manufactured very precisely, so that the distance that the valve element that opens first has to travel until the second valve element also opens can be precisely determined fuel according to the invention Injection device is thus precisely predictable, which is useful for the consumption and emission-optimized operation of an internal combustion engine equipped with the fuel injection device according to the invention.
  • a preferred embodiment of a fuel injection device consists in that the driver connection comprises at least one ball trapped in one valve element, which cooperates with a shoulder on the other valve element, the shoulder and the ball being axially spaced apart from one another in the closed state of the injection device ,
  • the driver connection comprises at least one ball trapped in one valve element, which cooperates with a shoulder on the other valve element, the shoulder and the ball being axially spaced apart from one another in the closed state of the injection device ,
  • Such a fuel injection device is particularly low in friction and wear.
  • a pressure chamber is present, on the one hand connected via a flow throttle to a low pressure area and on the other hand is connected via a transverse flow duct to the fuel inlet, the connection between the pressure chamber and the fuel inlet is interrupted by the other valve element when it has moved a certain distance.
  • no mechanical means are required to cause the other valve element to move.
  • This fuel injection device thus works without wear and therefore has a particularly long service life.
  • valve element which in the closed state of the injection device covers access to the flow channel from the fuel inlet by a distance.
  • a switchable stroke limitation is provided, by means of which the stroke of the valve element which opens first can be limited such that the driver connection between the two valve elements does not yet engage.
  • the stroke limitation operates hydraulically.
  • electrical components in the area of the fuel injection device can be dispensed with. This increases the operational safety of the fuel injection device.
  • the first opening valve can be connected to a first pressure surface, which delimits a control chamber, and the control chamber can be fluidically closable. If the control chamber is closed fluidically, due to its low compressibility, the fluid volume enclosed in the control chamber acts like a mechanical stop against which the first pressure surface rests. In this way, the stroke of the valve element opening first is limited.
  • the first opening valve element can be connected to a second pressure surface, which causes an opening movement of the valve element when pressure is applied, the first pressure surface being larger than the second pressure surface. This makes it possible to keep the pressure in the control room as low as possible.
  • the fluidic closure of the control chamber can be released in a simple manner in that the fuel injection device has a switchable valve via which the control chamber can be connected to an outlet. Such a removal of the fluidic closure of the control chamber removes the stroke limitation, so that the valve element that opens first can cover the full opening distance and can take the second valve element with it.
  • valve In order to be able to dispense with electrical components in the area of the fuel injection device, it is particularly advantageous if the valve can be switched hydraulically.
  • a mechanical stop can be provided, which limits the path during an opening movement of at least one of the valve elements.
  • Such a mechanical stop is easy and inexpensive to produce and provides fUn ⁇ defined and constant aperture ratios.
  • valve element which opens later is connected to a third pressure surface which, when pressurized, does so Valve element presses on the valve seat. This ensures that when the valve element that opens first lifts off the valve seat and, for example, the stroke limitation is switched on, the other valve element continues to be pressed onto the valve seat.
  • the invention further relates to a fuel system for an internal combustion engine with a fuel tank, with at least one fuel pump which delivers from the fuel tank, with at least one fuel manifold, and with at least one fuel injector which is connected to the fuel manifold and injects the fuel directly into a combustion chamber, the fuel injection device having an elongated housing with a closed injection end, a recess running in the longitudinal direction of the housing and being connectable to a fuel inlet, at least two axially spaced outlet openings at the injection end , and at least two coaxial and axially movable valve elements, which are arranged at least in regions in the recess and cooperate with valve seats in the region of the outlet openings.
  • the fuel injection device be designed in the above manner.
  • the invention also relates to an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle, with a
  • Fuel system which is a combustion chamber of the
  • Fuel system is designed in the above manner. drawing
  • Fig. 1 a longitudinal section through a first
  • Embodiment of a fuel injection device Embodiment of a fuel injection device
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through a second exemplary embodiment of a fuel injection device
  • Fig. 5 a detailed view of a first area of the
  • FIG. 6 a detailed view of a second region of the fuel injection device from FIG. 4.
  • FIG. 8 shows a longitudinal section through a fourth exemplary embodiment of a fuel injection device
  • FIG. 9 shows a longitudinal section through a region of the fuel injection device from FIG. 3; 10 shows a longitudinal section through a fifth exemplary embodiment of a fuel injection device; and
  • the fuel injection device bears the reference symbol 10 overall. It comprises a housing 12 with a base section 14 in FIG. 1, a central section 16 and a nozzle body 18.
  • the fuel injection device 10 can be supplied with a fuel via an inlet 20. High pressure line (not shown) can be connected. An outlet 22 may be connected to a low pressure area of a fuel system. Between the nozzle body 18 and the base section 14, an intermediate disk 24 and a control disk 26 are also arranged in the axial direction.
  • the fuel injection device is used to inject fuel (gasoline or diesel) into the combustion chamber of an internal combustion engine (not shown).
  • the nozzle body 18 In its lower area in FIG. 1, the nozzle body 18 has an injection cap 28, which is provided with two rows of outlet openings 30 and 32 distributed axially apart from one another (cf. FIG. 3). Except for the outlet openings 30 and 32, the nozzle body 18 is therefore closed at its lower end.
  • a recess 34 extending in its longitudinal direction is provided in the interior of the nozzle body 18. In its upper region, the recess 34 has a bulbous widening 36 which communicates with the inlet 20 via a flow channel 38 is connected (Fig. 2).
  • Two coaxial valve elements 40 and 42 designed as valve needles are arranged in the recess 34.
  • the outer valve element 42 is tubular, the inner valve element 40 has a full cross section.
  • Both valve elements 40 and 42 have sealing edges 44 and 4 ⁇ at their lower end, which cooperate with corresponding valve seats (without reference numerals) between the outlet openings 30 and 32 or above the upper outlet openings 32.
  • An annular space 48 extends from the injection tip 28 to the bulbous extension 36 between the outer valve element 42 and the inner wall (without reference number) of the recess 34.
  • the outer diameter of the outer valve element 42 is larger in an upper region than in a lower region. In the transition between the two areas, approximately at the level of the extension 36, a pressure surface 50 is formed, the meaning of which will be discussed in detail below. Approximately at the level of the bulbous extension 36 of the recess 34, an oblique shoulder 52 is formed on the inner lateral surface (without reference number) of the outer valve element 42.
  • the outer valve element 42 extends beyond the upper side of the nozzle body 18 into a central recess 54 in the intermediate disk 24. There the upper end of the outer valve element 42 bears against a control piston 56 which slidably guided in the recess 54 in the intermediate disk 24 is.
  • the top of the control piston 56 overall forms a first pressure surface 57. Its outer edge is raised in a ring.
  • a control pin 58 is supported on the upper side of the control piston 56 and extends almost completely through a central recess 60 in the control disk 26. Again, the blunt tip of a conical is supported on the top of the control pin 58 Spring bolt 62 from.
  • a compression spring 64 bears against its base and is received in a recess 66 in the base section 14 of the housing 12. At its end remote from the spring pin 62, the compression spring 64 is supported on a ring-shaped adjusting disk 68, which is arranged at the upper end of the recess 66 in the base section 14 of the housing 12 in FIG. 1.
  • the recess 66 is connected to the outlet 22 via a flow channel 70.
  • the inner valve element 40 is guided in the outer valve element 42.
  • a shoulder 72 is present on the outer lateral surface of the inner valve element 40. If the sealing edges 44 and 46 of the two valve elements 40 and 42 bear against their valve seats in the area of the injection cap 28 (this state is shown in FIGS. 1-3), the shoulder 52 and the shoulder 72 are spaced apart by a distance S1 ( see Fig. 2).
  • the inner valve element 40 ends just above the shoulder 72.
  • the upper end face of the inner valve element 40 is concave.
  • a recess 74 formed in this way is connected via radially extending openings 76 and corresponding radially extending channels 78 in the wall of the outer valve element 42 to the bulbous extension 36 of the recess 34 and thereby via the flow channel 38 to the inlet 20.
  • the recess 74 also forms a pressure surface, the meaning of which will be discussed further below.
  • a connecting bolt 80 is supported on the annular edge of the recess 74 and, in the position of the valve elements 40 and 42 shown in FIGS. 1-3, is likewise supported on the control piston 56 with its upper end.
  • the control pin 58 which is arranged between the control piston 56 and the spring pin 62, has a circular cross section in a section 82 arranged at the bottom in FIG. 1, whereas it has a bevel 86 in an upper section 84 in FIG. 1.
  • the diameter of the section 82 corresponds approximately to the diameter of the recess 60 in the control disk 26.
  • the height of the circular section 82 of the control pin 58 is selected such that it protrudes a distance S3 beyond the upper edge of the control piston 56, but is still spaced from the lower edge of the control disk 26 by a distance S4.
  • a control chamber 88 is formed between the top 57 of the control piston 56 and the bottom of the intermediate plate 24.
  • a control bore 90 extends obliquely outward from the control chamber 88 to an inlet space 92 of a spring-loaded ball valve 94.
  • a control piston 96 of the ball valve 94 is guided in an eccentric longitudinal bore 98 in the intermediate disk 24. The control piston 96 can be acted on via a low-pressure control pressure connection 100, as a result of which the inlet space 92 of the ball valve 94 is connected to a leak oil drain to 102.
  • the fuel injection device 10 is operated as follows:
  • a pressure wave is generated in a manner not shown here, which reaches the annular space 48 via the fuel inlet 20 and the flow channel 38.
  • the pressure wave leads on the pressure surface 50 on the outer circumferential surface of the outer valve element 42 to a force directed axially away from the injection valve 28, by means of which the outer valve element 42 via the control piston 56, the control pin 58 and the spring pin 62 against the spring force of the compression spring 64 is moved up.
  • the sealing edge 46 of the outer valve element 42 lifts off from the corresponding valve seat in the area of the injection cap 28 of the nozzle body 18, which ultimately connects the upper outlet openings 32 to the fuel inlet 20 via the annular space 48.
  • the sealing edge 44 of the inner valve element 40 remains in contact with the corresponding valve seat in the region of the injection dome 28 of the nozzle body 18, so that the lower outlet openings 30 remain separated from the fuel inlet 20. This is ensured by the fact that the pressure wave propagates via the radial channels 78 in the outer valve element 42 and the radial openings 76 in the inner valve element 40 into the concave recess 74 in the upper end face of the inner valve element 40. Characterized in that the resultant of the concave recess 74 forming the pressure surface in the opposite direction to Resulting from the pressure surface 50, the inner valve element 40 is acted upon in the opposite direction to the outer valve element 42 and thus pressed with its sealing edge 44 against the corresponding seat in the nozzle body 18.
  • the opening movement of the outer valve element 42 also pushes the control piston 56 and with it the control pin 58 upwards.
  • the fuel in the control chamber 88 can flow upwards through the gap formed between the bevel 86 and the recess 60 in the control disk 26 the recess 66 escapes and flows through the flow channel 70 to the outlet 22.
  • the lower circular section 82 of the control pin 58 penetrates into the recess 60 in the control disk 26. In this case, there is no longer a gap between the control pin 58 and the recess 60 in the control disk 26. The fuel present in the control chamber 88 can therefore no longer escape from the control chamber 88.
  • a counterpressure thus builds up in the control chamber 88, which acts on the pressure surface 57 of the control piston 56. Since this pressure surface 57 on the control piston 56 is considerably larger than the pressure surface 50 on the outer valve element 42, a counterforce builds up even at a relatively low pressure in the control chamber 88, as a result of which the movement of the outer valve element 42 is stopped. The fuel enclosed in the control chamber 88 thus limits the stroke of the outer valve element 42.
  • the distance S4 between the top of the circular section 82 of the control pin 58 and the bottom of the control disk 26 in the closed state of the fuel Injection device 10 is smaller than the distance S1 between shoulder 52 on outer valve element 42 and shoulder 72 on inner valve element 40. This ensures that the movement of outer valve element 42 is stopped before shoulder 72 of inner valve element 40 comes into contact with the shoulder 52 of the outer valve element 42.
  • the low pressure control pressure port 100 in the washer 24 is pressurized.
  • the ball valve 94 is lifted from its seat via the control piston 96, so that there is a fluidic connection from the control chamber 88 via the control bore 90, the inlet space 92 and the eccentric longitudinal bore 98 to the leak oil drain 102.
  • the outer valve element 42 is moved against the force of the compression spring 64 as described above.
  • the control chamber 88 is not fluidly closed even when the circular lower section 82 of the control pin 58 dips into the recess 60 in the control disk 26. Instead, the fluid present in the control chamber 88 can flow out to the leakage oil drain 102 via the control bore 90 in the manner described above.
  • the movement of the outer valve element only ends when the annular edge of the control piston 56 abuts the underside of the control disk 26. In this case, the control piston 56 and with it the outer valve element 42 have covered the path S2.
  • the shoulder 52 comes in the course of the movement of the outer one Valve element 42 in contact with the shoulder 72, whereby the inner valve element 40 is dragged along by the outer valve element 42.
  • the sealing edge 44 of the inner valve element 40 thus also lifts off the corresponding valve seat in the injection cap 28 of the nozzle body 18, as a result of which the lower outlet openings 30 are also connected to the fuel inlet 20. If the pressure in the annular space 48 drops again, the inner valve element 40 is pressed again via the connecting pin 80 and the outer valve element 42 by the compression spring 64 with its sealing edges 44 and 46 against the corresponding valve seats in the injection cap 28 in the nozzle body 18.
  • the fundamental difference between the first and the second exemplary embodiment relates to the sequence of the movements of the valve elements. At the first
  • the exemplary embodiment first opens the outer valve element 42. Depending on the switching position of the ball valve 94, it drags the inner valve element 40 with it in the course of its opening movement. In the exemplary embodiment shown in FIGS. 4 to 6, on the other hand, the inner valve element 40 first opens and, depending on the switching position of the ball valve 94, entrains the outer valve element 42 in the course of its opening movement. In the second exemplary embodiment, an additional spring 104 is provided which, in its idle state, seals the outer valve element 42 with the sealing edge 46 against the corresponding valve seat in the injection cap 28 of the nozzle body 18 presses.
  • the outer valve element 42 is guided on the inner valve element 40, and the inner valve element 40 is in turn guided at least indirectly in the intermediate disk 24 with its end remote from the injection cap 28. In this way, it is possible to make the extension 36 of the recess 34 in the nozzle body 18 accessible from the outside, so that they e.g. drilled and can be manufactured very easily.
  • the outer valve element 42 is also guided through a constriction of the recess 34 in the nozzle body 18.
  • a sleeve 108 is additionally fastened to the upper end of the inner valve element 40 (cf. in particular FIG. 5).
  • the attachment can be done for example by pressing.
  • a sleeve 108 offers the advantage of a larger pressure stage. This is to be understood to mean that the closing and opening pressures are closer to one another, which leads to a faster closing of the inner valve element 40.
  • such a sleeve 108 enables a special choice of material for guiding the unit formed from sleeve 108 and inner valve element 40 in the intermediate disk 24.
  • the annular space 48 with which the fuel can reach the outlet openings 30 and 32, is provided between the inner valve element 40 and the outer valve element 42 in the exemplary embodiment shown in FIGS. 4-6. Access to the annular space 48 from the recess 34 in the nozzle body 18 is through radial channels 78 in the outer valve element 42. 4 and 6 two possible configurations of the injection cap 28 are shown. On the left side of FIGS. 4 and 6, the opening angle of the injection cap 28 is 60 °, whereas on the right side of FIGS. 4 and 6 it is 90 °. A smaller opening angle has advantages with regard to the size of the injection cap 28, whereas a larger angle has advantages with regard to the tightness between the sealing edges and the corresponding valve seats. Furthermore, the injection angle has an influence on the combustion behavior of the injected fuel.
  • FIG. 7 shows a modification of the exemplary embodiment shown in FIGS. 4-6.
  • the sleeve 108 is dispensed with. Instead, the inner valve element 40 is guided directly in the intermediate disk 24. This is easier to make.
  • Embodiment opens the outside.
  • Valve element 42 in front of the inner valve element 40.
  • the pressure surfaces on the outer valve element 42, which are to cause an axial opening movement of the outer valve element 42 when a pressure wave is introduced via the inlet 20 and the flow channel 38, are present at two locations on the outer valve element 42:
  • the outer surface of the outer carries Valve element 42 has a constriction 110 in the region of the confluence of the flow channel 38.
  • the diameter of the outer valve element 42 above this constriction 110 is larger than the diameter below the constriction 110. This already leads to the occurrence of a pressure wave in the pressure space 36 formed by the constriction 110 a resultant force that moves the outer valve member 42 upward.
  • annular space 48 is present between the area of the outer valve element 42 below the constriction 110 and the recess 34 in the nozzle body 18, through which the pressure wave extends up to a conical taper 112 on the injection tip 28.
  • the area of the conical taper 112 up to the sealing edge 46 acts as a pressure surface, on which a resultant force occurs during a pressure wave, by means of which the outer valve element 42 with the sealing edge 46 lifts off the corresponding valve seat. Because the pressure chamber 36 is created entirely by the constriction 106 in the outer valve element, the production of the recess 34 in the nozzle body 18 is considerably simplified and the production costs of the fuel injection device 10 are thereby reduced.
  • a further difference from the exemplary embodiments of a fuel injection device illustrated in FIGS. 1-7 is that the inner valve element 40 is received in a blind hole 114 in the outer valve element 42.
  • the blind hole 114 extends coaxially to the longitudinal axis of the outer valve element 42 and is introduced into the outer valve element 42 from the end facing the injection cap 28.
  • the inner valve element 40 also has a constriction 72 in its upper region.
  • a ball 118 is received, the diameter of which is greater than the wall thickness of the outer valve element 42 in the region of the blind hole 114.
  • the openings 116 and the balls 52 are dimensioned and positioned such that when the fuel injection device 10 is closed the balls 52 are at a distance S1 from the upper flank of the constriction 72 in the inner valve element 40 in FIGS. 8 and 9.
  • the balls 5 . 2, the openings 116 and the constriction 72 together form a driver connection, by means of which the inner valve element 40 is dragged when the outer valve element 42 is moved by a distance which is greater than S1.
  • the injection pressure is transmitted via the annular space 48 to radial openings 118 in the peripheral wall of the outer valve element 42 delimiting the blind hole 114.
  • a pressure chamber 120 is fluidly connected to the annular chamber 48 via the openings 118.
  • the pressure chamber 120 is formed between the end face 74 remote from the injection tip 28 and the base of the blind hole 114.
  • a spring 104 is tensioned between the end face 74 of the inner valve element 40 and the base of the blind hole 114.
  • the pressure chamber 120 pressurizes the pressure surface 74 with the injection pressure, whereby the inner valve element 40 is pressed with its sealing edge 44 against the corresponding valve seat in the injection cap 28.
  • the spring 104 provides a basic force that presses the inner valve element 40 with its sealing edge 44 against the corresponding seat in the injection cap 28 even in the unpressurized state.
  • the advantage of the embodiment shown in FIGS. 8 and 9 is its simpler and therefore less expensive production and the implementation of a particularly low-friction driver connection with the balls 52 .
  • FIGS. 10 and 11 A fifth embodiment of a fuel injection device 10 is shown in FIGS. 10 and 11. It also applies here that parts and elements which have functions equivalent to parts and elements of the preceding figures have the same reference numerals. They are also not explained in detail again.
  • the essential difference between the exemplary embodiment of a fuel injection device 10 shown in FIGS. 10 and 11 compared to the previously described exemplary embodiments relates to the design of the driver connection. Instead of a mechanical driver connection, a hydraulic driver connection is provided here.
  • the fuel injection device shown in FIGS. 10 and 11 is again designed in such a way that the outer valve element 42 opens first.
  • the end of the outer end facing the injection tip 28 Valve element 42 is introduced into a bore 114 which is coaxial with the longitudinal axis of the outer valve element 42.
  • this is not designed as a blind hole, but is connected via a throttle channel 122 with a relatively small cross section to an outflow space 124, which in turn extends to the upper end of the outer valve element 42 in FIGS. 10 and 11.
  • the inner valve element 40 also differs from that of the last described embodiment:
  • annular groove 128 is introduced into the outer lateral surface of the inner valve element 40 approximately at the level of its half longitudinal extent.
  • the inner valve element 40 is penetrated by a transverse bore 130.
  • a longitudinal bore 132 extends from the pressure surface 74 of the inner valve element 40 to the transverse bore 130.
  • Radial bores 134 are made in the wall of the recess 114 in the outer valve element 42 and are distributed over the circumference. When the fuel injection device 10 is closed, the radial bores 134 lie approximately at the level of the annular groove 128 with a distance S1 between axially opposite edges of the bores 134 and the annular groove 128.
  • the fuel injection device 10 shown in FIGS. 10 and 11 operates as follows:
  • the ball valve 94 is accordingly held in the closed state.
  • the hydraulic stop formed in this way is designed such that the outer valve element 42 can only move by a distance, which is smaller than Sl.
  • the pressure wave continues through the annular space 48, the radial bores 134, the annular groove 128, the transverse bore 130 and the longitudinal bore 132 into the pressure space 120. Due to the small flow cross section of the throttle channel 122, the pressure in the pressure chamber 120 is largely maintained and presses the inner valve element 40 with its sealing edge 44 against the corresponding valve seat in the injection cap 28 of the nozzle body 18 via the pressure surface 74.
  • the advantage of the fuel injection device 10 shown in FIGS. 10 and 11 is that no mechanical parts are required for the driver connection between the inner valve element 40 and the outer valve element 42. Thus, no wear can occur at this point, which increases the operational safety of this Fuel injector 10 improved.
  • the transverse bore 130 is arranged approximately half the length of the inner valve element 40. This ensures that the pressure wave arrives at the conical taper 112 of the outer valve element 42 and in the pressure chamber 120 at approximately the same time, so that on the one hand the opening force acting on the outer valve element 42 and on the other hand the closing force acting on the inner valve element 40 occur simultaneously.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtupg (10) für Brennkraftmaschinen umfasst ein langgestrecktes Gehäuse (12) mit einem geschlossenen Einspritz-Ende (28). In dem Gehäuse (12) verläuft in dessen Längsrichtung eine Ausnehmung (34). Dies ist mit einem Kraftstoffeinlass (20) verbindbar. Am Einspritzende (28) sind mindestens zwei axial voneinander beabstandete Austrittsöffnungen (30, 32) vorhanden. In der Ausnehmung (34) sind mindestens zwei koaxiale und axial bewegliche Ventilelemente (40, 42) angeordnet. Diese arbeiten mit Ventilsitzen im Bereich der Austrittsöffnungen (30, 32) zusammen. Um die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (10) möglichst einfach und klein bauen zu können, wird vorgeschlagen, dass die Ventilelemente (40, 42) eine Mitnehmerverbindung (52, 72) aufweisen, derart, dass das eine Ventilelement (40; 42) bei einer Bewegung nach einem bestimmten Weg (Sl) an dem anderen Ventilelement (42; 40) axial in Anlage kommt und dieses mitbewegt.

Description

KRAFTSTOFF-EINSPRITZVORRICHTUNG MIT ZWEI KOAXIALEN VENTILELEMENTEN UND KRAFSTOFFSYSTEM FÜR BRENNKRAFTMASCHINEN, SOWIE BRENNKRAFTMASCHINE
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen, mit einem langgestreckten Gehäuse mit einem Einspritz-Ende, mit einer in dem Gehäuse in dessen Längsrichtung verlaufenden Ausnehmung, welche mit einem Kraftstoffeinlass verbindbar ist, mit mindestens zwei axial voneinander beabstandeten Austrittsöffnungen am Einspritz-Ende, mit mindestens zwei koaxialen und axial beweglichen Ventilelementen, die wenigstens bereichsweise in der Ausnehmung angeordnet sind und mit Ventilsitzen im Bereich der Austrittsöffnungen zusammenarbeiten.
Eine derartige Kraftstoff -Einspritzvorrichtung ist aus der DE 40 23 223 AI bekannt. In dieser ist eine Kraftstoff - Einspritzdüse gezeigt, in deren langgestrecktem Gehäuse zwei zueinander koaxiale Ventilnadeln geführt sind. Am Einspritzende ist das Gehäuse geschlossen und umfasst zwei axial voneinander beabstandete Reihen von über den Umfang verteilten Spritzlöchern. Zwischen den Ventilnadeln ist eine Trennhülse vorhanden, und die Ventilnadeln können unabhängig voneinander über separate Kraf stoffZuführungen betätigt werden. Derartige Kraftstoff -
Einspritzvorrichtungen werden für direk -einspritzende Brennkraftmaschinen verwendet. Der Sinn der zwei Ventilnadeln liegt in der Anpassung der Einspritzcharakteristik an die Betriebslast, was u.a. für das Emissionsverhalten der Brennkraf masschine wichtig ist.
Für den Einbau der Kraftstoff -Einspritzvorrichtung steht üblicherweise nur wenig Platz am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine zur Verfügung. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoff - Einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie möglichst klein baut.
Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoff- Einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Ventilelemente derart zusammenarbeiten, dass das eine Ventilelement bei einer Bewegung nach einem bestimmten Weg eine Bewegung des anderen Ventilelements bewirkt .
Vorteile der Erfindung
Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff -Einspritzvorrichtung werden die Ventilelemente nicht mehr unabhängig voneinander bewegt . Stattdessen ist die Bewegung des einen Ventilelements an eine Bewegung des anderen Ventilelements gekoppelt. Dies ermöglicht es, auf eine getrennte Ansteuerung der beiden Ventilelemente zu verzichten. Auf diese Weise kann die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung kleiner bauen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
In einer ersten Weiterbildung ist angegeben, dass die axial voneinander beabstandeten Austrittsöffnungen dann, wenn beide Ventilelemente von den zugehörigen Ventilsitzen abgehoben sind, fluidisch miteinander verbunden sind. Bei dieser Weiterbildung ist zwischen den beiden Ventilelementen also kein Trennelement vorhanden, was nochmals die Außenabmessungen der erfindungsgemäßen Kraftstoff -Einspritzvorrichtung verringert. Darüber hinaus sind insbesondere an dem hoch belasteten Einspritz -Ende der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung weniger Teile vorhanden, was die Zuverlässigkeit im Betrieb der erfindungsgemäßen Kraftstoff -Einspritzvorrichtung verbesser .
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das äußere Ventilelement zuerst öffnet und bei einer Bewegung nach einem bestimmten Weg eine Bewegung des inneren Ventilelements bewirkt . Alternativ kann auch das innere Ventilelement zuerst öffnen und nach einem bestimmten Weg eine Bewegung des äußeren Ventilelements bewirken.
Besonders bevorzug ist es, wenn eine Mitnehmerverbindung vorgesehen ist, derart, dass das eine Ventilelement bei einer Bewegung an dem anderen Ventilelement wenigstens mittelbar axial in Anlage kommt und hierdurch dieses mitbewegt. Diese mechanische Mitnehmerverbindung ist einfach und robust.
Die Mitnehmerverbindung "kann so ausgebildet sein, dass sie einen Absatz an dem einen Ventilelement umfasst, welcher mit einer Schulter an dem anderen Ventilelement zusammenarbeitet, wobei im geschlossenen Zustand der Einspritzvorrichtung die Schulter und der Absatz voneinander axial beabstandet sind. Eine derartige Mitnehmerverbindung ist einfach herzustellen und unterliegt keinem oder nur einem geringen Verschleiß. Die Schulter und der Absatz können darüber hinaus sehr präzise hergestellt werden, so dass der Weg, den das zuerst öffnende Ventilelement zurücklegen muss, bis auch das zweite Ventilelement öffnet, genau vorherbestimmt werden kann. Die Öffnungscharakteristik der erfindungsgemäßen Kraftstoff- Einspritzvorrichtung ist somit präzise vorhersehbar, was für den Verbrauchs- und emissionsopti ierten Betrieb einer mit der erfindungsgemäßen Kraftstoff -Einspritzvorrichtung ausgestatteten Brennkraftmaschine zweckdienlich ist .
Eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kraftstoff -Einspritzvorrichtung besteht darin, dass die Mitnehmerverbindung mindestens eine in dem einen Ventilelement gefangene Kugel .umfasst , welche mit einer Schulter an dem anderen Ventilelement zusammenarbeitet, wobei in geschlossenem Zustand der Einspritzvorrichtung die Schulter und die Kugel voneinander axial beabstandet sind. Eine solche Kraftstoff -Einspritzvorrichtung arbeitet besonders reibungs- und verschleißarm.
Weiter ist es möglich, dass an' dem vom Einspritzende abgelegenen Ende des einen Ventilelements ein Druckraum vorhanden ist, der einerseits über eine Strömungsdrossel mit einem Niederdruckbereich verbunden und andererseits über einen quer verlaufenden Strömungskanal mit dem Kraftstoffeinlass verbindbar ist, wobei die Verbindung zwischen Druckraum und Kraftstoffeinlass vom anderen Ventilelement unterbrochen wird, wenn sich dieses um eine bestimmte Strecke bewegt hat. In diesem Fall sind keinerlei mechanische Mittel erforderlich, um eine Bewegung des anderen Ventilelements zu bewirken. Diese Kraftstoff - Einspritzvorrichtung arbeitet somit verschleißfrei und hat daher eine besonders lange Lebensdauer.
Dabei wird besonders bevorzugt, wenn in dem anderen Ventilelement mindestens eine Öffnung vorhanden ist, welche in geschlossenem Zustand der Einspritzvorrichtung den Zugang zum Strömungskanal vom Kraftstoffeinlass her um eine Strecke überdeckt.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kraftstoff -Einspritzvorrichtung ist eine schaltbare Hubbegrenzung vorgesehen, durch die der Hub des zuerst öffnenden Ventilelements so begrenzt werden kann, dass die Mitnehmerverbindung zwischen den beiden Ventilelementen noch nicht greift. Diese Weiterbildung ermöglicht es, die Kraftstoff -Einspritzvorrichtung wahlweise mit nur einem Ventilelement in geöffnetem Zustand oder mit beiden Ventilelementen in geöffnetem Zustand zu betreiben. Auf einfache Art und Weise ist somit bsp . eine Verdoppelung bzw. eine Halbierung der von der Kraftstoff - Einspritzvorrichtung abgegebenen Kraftstoff enge möglich.
Besonders bevorzugt ist dabei, dass die Hubbegrenzung hydraulisch arbeitet. In diesem Fall kann auf elektrische Komponenten im Bereich der Kraftstoff -Einspritzvorrichtung verzichtet werden. Dies erhöht die Betriebssicherheit der Kraftstoff-EinspritzVorrichtung .
Ferner kann das zuerst öffnende Ventil mit einer ersten Druckfläche verbunden sein, welche eine Steuerkammer begrenzt, und die Steuerkammer kann fluidisch verschließbar sein. Wird die Steuerkammer fluidisch geschlossen, wirke das in der Steuerkammer eingeschlossene Fluidvolumen aufgrund seiner geringen Kompressibilität wie ein mechanischer Anschlag, an dem die erste Druckfläche anliegt. Auf diese Weise wird der Hub des zuerst öffnenden Ventilelements begrenzt.
Das zuerst öffnende Ventilelement kann mit einer zweiten Druckfläche verbunden sein, welche bei einer Druckbeaufschlagung eine Öffnungsbewegung des Ventilelements bewirkt, wobei die erste Druckfläche größer ist als die zweite Druckfläche. Dies ermöglicht es, den Druck im Steuerraum möglichst gering zu halten.
Erfindungsgemäß wird auch vorgeschlagen, dass in der Wand der Steuerkammer eine AblaufÖffnung vorhanden ist und dass ein Steuerelement mit dem zuerst öffnenden Ventilelement verbunden ist, welches im geschlossenen Zuscand der Kraftstoff -Einspritzvorrichtung von der AblaufÖffnung beabstandet ist und im Verlauf einer Bewegung des Ventilelements die AblaufÖffnung dichtend verdeck . Durch diese Weiterbildung wird die fluidische Kapselung der Steuerkammer nach einem bestimmten, von dem zuerst öffnenden Ventilelement zurückgelegten Weg auf besonders einfache Art und Weise hergestellt.
Der fluidische Verschluss der Steuerkammer kann auf einfache Art und Weise dadurch aufgehoben werden, dass die Kraftstof -Einspritzvorrichtung ein schaltbares Ventil aufweist, über das die Steuerkammer mit einem Auslass verbindbar ist. Eine solche Aufhebung des fluidischen Verschlusses der Steuerkammer hebt die Hubbegrenzung auf, so dass das zuerst öffnende Ventilelement den vollen Öffnungsweg zurücklegen und dabei das zweite Ventilelement mitnehmen kann.
Um auf elektrische Komponenten im Bereich der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung verzichten zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn das Ventil hydraulisch schaltbar ist.
Zur Begrenzung der Öffnungsbewegung der Ventilelemente kann ein mechanischer Anschlag vorgesehen sein, welcher den Weg bei einer Öffnungsbewegung mindestens eines der Ventilelemente begrenzt. Ein solcher mechanischer Anschlag ist einfach und preiswert herstellbar und sorgt fUn¬ definierte und gleichbleibende Öffnungsverhältnisse.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist das später öffnende Ventilelement mit einer dritten Druckfläche verbunden, welche bei einer Druckbeaufschlagung das Ventilelement auf den Ventilsitz drückt. Hierdurch wird sichergestellt, dass dann, wenn das zuerst öffnende Ventilelement vom Ventilsitz abhebt und beispielsweise die Hubbegrenzung eingeschaltet ist, das andere Ventilelement weiterhin auf den Ventilsitz gedrückt wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein KraftstoffSystem für eine Brennkraf mschine mit einem Kraf stoffbehälter, mit mindestens einer Kraftstoffpumpe, die aus dem Kraftstoffbehälter fördert, mit mindestens einer Kraftstoff -Sammelleitung, und mit mindestens einer Kraftstoff -Einspritzvorrichtung, welche an die Kraftstoff - Sammelleitung angschlossen ist und den Kraftstoff direkt in einen Brennraum einspritzt, wobei die Kraftstoff- Einspritzvorrichtung ein langgestrecktes Gehäuse mit einem geschlossenen Einspritz-Ende, eine in dem Gehäuse in dessen Längsrichtung verlaufende Ausnehmung welche mit einem Kraftstoffeinlass verbindbar ist, mindestens zwei axial- voneinander beabstandeten Austrittsöffnungen am Einspritz- Ende, und mindestens zwei koaxiale und axial bewegliche Ventilelemente, die wenigstens bereichsweise in der Ausnehmung angeordnet sind und mit Ventilsitzen im Bereich der Austrittsöffnungen zusammenarbeiten, aufweist.
Um ein solches Kraftstoffsystem insgesamt möglichst klein bauen zu können, wird vorgeschlagen, dass die Kraftstoff - Einspritzvorrichtung in der obigen Art ausgebildet ist.
Die Erfindung betrifft auch eine Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem
Kraftstoffsystem, welches einen Brennraum der
Brennkraftmschine mit Kraftstoff versorgt. Für eine soclhe
Brennkraftmschine ist es vorteilhaft, wenn das
KraftstoffSystem in der obigen Art ausgebildet ist. Zeichnung
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der
E findung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im
Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1: einen Längsschnitt durch ein erstes
Ausführungsbeispiel einer Kraftstoff- Einspritzvorrichtung;
Fig. 2: eine Detailansicht eines Bereichs der Kraftstof f- Einspritzvorrichtung von Fig. 1 ,-
Fig. 3: eine Detaildarstellung eines weiteren Bereichs der Kraftstoff~Einspritzvorrichtung von Fig. 1 ,-
Fig. 4: einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kraftstoff - Einspritzvorrichtung;
Fig. 5: eine Detailansicht eines ersten Bereichs der
Kraftstoff-Einspritzvorrichtung von Fig. 4; und
Fig. 6: einer Detailansicht eines zweiten Bereichs der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung von Fig. 4.
Fig. 7: einen teilweisen Längsschnitt durch einen Bereich eines dritten Ausführungsbeispiels einer Kraftstoff -Einspritzvorrichtung;
Fig. 8: einen Längsschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel einer Kraftstoff- Einsprit zvorrichtung ;
Fig. 9: einen Längsschnitt durch einen Bereich der Kraftstoff -Einspritzvorrichtung von Fig. 3; Fig. 10: einen Längsschnitt durch ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Kraftstoff- Einspritzvorrichtung; und
Fig. 11: einen Längsschnitt durch einen Bereich der
Kraftstoff -Einspritzvorrichtung von Fig. 10.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Zunächst wird das in den Fig. 1 - 3 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Kraf stoff-Einspritzvorrichtung erläutert. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung trägt insgesamt das Bezugεzeichen 10. Sie umfasse ein Gehäuse 12 mit einem, in Fig. 1 oberen Basisa-bschnitt 14, einem Zentralabschnitt 16 und einem Düsenkörper 18. Über einen Einlass 20 kann die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 10 mit einer Kraftstoff -Hochdruckleitung (nicht dargestellt) verbunden werden. Ein Auslass 22 kann mit einem Niederdruckbereich eines KraftstoffSystems verbunden werden. Zwischen dem Düsenkörper 18 und dem Basisabschnitt 14 sind in axialer Richtung noch eine Zwischenscheibe 24 und eine Steuerscheibe 26 angeordnet. Die Kraftstoff - Einspritzvorrichtung dient zum Einspritzen von Kraftstoff (Benzin oder Diesel) in den Brennraum einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt).
Der Düsenkörper 18 weist in seinem in Fig. 1 unteren Bereich eine Einspritzkuppe 28 auf, die mit zwei axial voneinander beabstandeten Reihen von über den Umfang verteilten Austrittsöffnungen 30 und 32 versehen ist (vgl. Fig. 3) . Bis auf die Austrittsöffnungen 30 und 32 ist der Düsenkörper 18 also an sinem unteren Ende geschlossen. Im Innern des Düsenkörpers 18 ist eine in seiner Längsrichtung verlaufende Ausnehmung 34 vorgesehen. In ihrem oberen Bereich weist die Ausnehmung 34 eine bauchige Erweiterung 36 auf, die über einen Strömungskanal 38 mit dem Einlass 20 verbunden ist (Fig. 2) . In der Ausnehmung 34 sind zwei als Ventilnadeln ausgebildete koaxiale Ventilelemente 40 und 42 angeordnet. Das äußere Ventilelement 42 ist rohrförmig, das innere Ventilelement 40 hat Vollquerschnitt. Beide Ventilelemente 40 und 42 weisen an ihrem unteren Ende Dichtkanten 44 bzw. 4β auf, welche mit entsprechenden Ventilsitzen (ohne Bezugszeichen) zwischen den Austrittsöffnungen 30 und 32 bzw. oberhalb der oberen Austrittsöffnungen 32 zusammenarbeiten. Von der Einspritzkuppe 28 bis zu der bauchigen Erweiterung 36 verläuft zwischen dem äußeren Ventilelement 42 und der Innenwand (ohne Bezugszeichen) der Ausnehmung 34 ein Ringraum 48.
Der Außendurchmesser des äußeren Ventilelements 42 ist in einem oberen Bereich größer als in einem unteren Bereich. Im Übergang zwischen den beiden Bereichen, etwa auf Höhe der Erweiterung 36, ist eine Druckfläche 50 gebildet, auf deren Bedeutung weiter unten im Detail eingegangen wird. Etwa auf Höhe der bauchigen Erweiterung 36 der Ausnehmung 34 ist an der inneren Mantelfläche (ohne Bezugszeichen) des äußeren Ventilelements 42 ein schräger Absatz 52 ausgebildet. Das äußere Ventilelement 42 erstreckt sich über die Oberseite des Düsenkörpers 18 hinaus bis in eine zentrische Ausnehmung 54 in der Zwischenscheibe 24. Dort liegt das obere Ende des äußeren Ventilelements 42 an einem Steuerkolben 56 an, der in der Ausnehmung 54 in der Zwischenscheibe 24 gleitend geführt ist.
Die Oberseite des Steuerkolbens 56 bildet insgesamt eine erste Druckfläche 57. Ihr Außenrand ist ringförmig hochgezogen. An der Oberseite des Steuerkolbens 56 stützt sich ein Steuerbolzen 58 ab, der sich fast vollständig durch eine zentrische Ausnehmung 60 in der Steuerscheibe 26 hindurcherstreckt. An der Oberseite des Steuerbolzens 58 stützt sich wiederum die stumpfe Spitze eines konischen Federbolzens 62 ab. An dessen Basis liegt eine Druckfeder 64 an, die in einer Ausnehrnung 66 im Basisabschnitt 14 des Gehäuses 12 aufgenommen ist. An ihrem von dem Federbolzen 62 abgelegenen Ende stützt sich die Druckfeder 64 an einer ringför igen Einstellscheibe 68 ab, welche an dem in Fig. 1 oberen Ende der Ausnehmung 66 im Basisabschnitt 14 des Gehäuses 12 angeordnet ist. Die Ausnehmung 66 ist über einen Strömungskanal 70 mit dem Auslass 22 verbunden.
Das innere Ventilelement 40 ist im äußeren Ventilelement 42 geführt . Im Bereich des Absatzes 52 der inneren Mantelfläche des äußeren Ventilelements 42 'ist auf der äußeren Mantelfläche des inneren Ventilelements 40 eine Schulter 72 vorhanden. Wenn die Dichtkanten 44 und 46 der beiden Ventilelemente 40 und 42 an ihren Ventilsitzen im Bereich der Einspritzkuppe 28 anliegen (dieser Zustand ist in den Fig. 1 - 3 dargestellt), sind der Absatz 52 und die Schulter 72 um eine Distanz Sl voneinander beabstandet (vgl . Fig. 2) .
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, endet das innere Ventilelement 40 kurz oberhalb der Schulter 72. Die obere Stirnfläche des inneren Ventilelements 40 ist konkav ausgebildet. Eine hierdurch gebildete Ausnehmung 74 ist über radial verlaufende Öffnungen 76 sowie entsprechende radial verlaufende Kanäle 78 in der Wand des äußeren Ventilelements 42 mit der bauchigen Erweiterung 36 der Ausnehmung 34 und hierdurch über den Strömungskanal 38 mit dem Einlass 20 verbunden. Die Ausnehmung 74 bildet ebenfalls eine Druckfläche, auf deren Bedeutung noch weiter unten eingegangen wird. An dem ringförmigen Rand der Ausnehmung 74 stützt sich ein Verbindungsbolzen 80 ab, der in der in den Fig. 1 - 3 dargestellten Position der Ventilelemente 40 und 42 sich mit seinem oberen Ende ebenfalls am Steuerkolben 56 abstützt. Der Steuerbolzen 58, der zwischen dem Steuerkolben 56 und dem Federbolzen 62 angeordnet ist, hat in einem in Fig. 1 unten angeordneten Abschnitt 82 kreisrunden Querschnitt, wohingegen er in einem in Fig. 1 oberen Abschnitt 84 einen Anschliff 86 aufweist. Der Durchmesser des Abschnitts 82 entspricht in etwa dem Durchmesser der Ausnehmung 60 in der Steuerscheibe 26. In dem in den Fig. 1 - 3 dargestellten geschlossenen Zustand der Kraf stoff-Einspritzvorrichtung 10, in dem also die Dichtkanten 44 und 46 der Ventilelemente 40 und 42 an den jeweiligen Ventilsitzen in der Einspritzkuppe 28 anliegen, ist die Oberseite des Steuerkolbens 56 von der Unterseite der Steuerscheibe 26 um eine Entfernung S2 beabstandet (Fig. 1) .
Die Höhe des kreisrunden Abschnitts 82 des Steuerbolzens 58 ist so gewählt, dass er um eine Entfernung S3 über den oberen Rand des Steuerkolbens 56 übersteht, er jedoch von dem unteren Rand der Steuerscheibe 26 noch um eine Entfernung S4 beabstandet ist. Zwischen der Oberseite 57 des Steuerkolbens 56 und der Unterseite der Zwischenscheibe 24 ist eine Steuerkammer 88 gebildet. Von der Steuerkammer 88 verläuft schräg nach außen eine Absteuerbohrung 90 zu einem Einlassraum 92 eines federbeaufschlagten Kugelventils 94. Ein Steuerkolben 96 des Kugelventils 94 ist in einer exzentrischen Längsbohrung 98 in der Zwischenscheibe 24 geführt. Über einen Niederdruck-Steuerdruckanschluss 100 kann der- Steuerkolben 96 beaufschlagt werden, wodurch der Einlassraum 92 des Kugelventils 94 mit einem Lecköl-Abl auf 102 verbunden wird.
Die Kraftstoff -Einspritzvorrichtung 10 wird folgendermaßen betrieben :
Wenn von der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 10 nur eine vergleichsweise geringe Menge an Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt werden soll, werden nur die in den Fig. 1 - 3 oberen Austrittsöffnungen 32 mit dem Kraftstoff -Einlass 20 verbunden, wohingegen die unteren Austrittsöffnungen 30 vo Kraftstoff -Einlass 20 getrennt bleiben. Hierzu wird das Kugelventil 94 in seinem geschlossenen Zustand belassen, in dem keine Verbindung zwischen der Steuerkammer 88 mit dem Lecköl-Ablauf 102 existiert.
Für eine Einspritzung durch die Kraftstoff - Einspritzvorrichtung 10 wird auf hier nicht näher dargestellte Art und Weise eine Druckwelle erzeugt, die über den Kraftstoff -Einlass 20 und den Strömungskanal 38 bis in den Ringraum 48 gelangt. Die Druckwelle führt an der Druckfläche 50 auf der äußeren Mantelfläche, des äußeren Ventilelements 42 zu einer axial von der Einspritzkυppe 28 weg gerichteten Kraft, durch die das äußere Ventilelement 42 über den Steuerkolben 56, den Steuerbolzen 58 und den Federbolzen 62 gegen die Federkraft der Druckfeder 64 nach oben bewegt wird. Auf diese Weise hebt die Dichtkante 46 des äußeren Ventilelements 42 vom entsprechenden Ventilsitz im Bereich der Einspritzkuppe 28 des Düsenkörpers 18 ab, was die oberen Austrittsöffnungen 32 über den Ringraum 48 letztlich mit dem Kraftstoffeinlass 20 verbi det.
Die Dichtkante 44 des inneren Ventilelements 40 bleibt dabei in Anlage an dem entsprechenden Ventilsitz im Bereich der Einspritzkuppe 28 des Düsenkörpers 18, so dass die unteren Austrittsöffnungen 30 weiterhin vom Kraftstoff- Einlass 20 getrennt bleiben. Dies wird dadurch sichergestellt, dass sich die Druckwelle über die radialen Kanäle 78 im äußeren Ventilelement 42 und die radialen Öffnungen 76 im inneren Ventilelement 40 bis in die konkave Ausnehmung 74 in der oberen Stirnfläche des inneren Ventilelements 40 fortpflanzt. Dadurch, dass die Resultierende der die Druckfläche bildenden konkaven Ausnehmung 74 in entgegengesetzter Richtung zur Resultierenden der Druckfläche 50 verläuft, wird das innere Ventilelement 40 in entgegengesetzter Richtung zum äußeren Ventilelement 42 beaufschlagt und somit mit seiner Dichtkante 44 gegen den entsprechenden Sitz im Düsenkörper 18 gedrückt.
Durch die Öffnungsbewegung des äußeren Ventilelements 42 wird auch der Steuerkolben 56 und mit diesem der Steuerbolzen 58 nach oben gedrückt Der sich in der Steuerkammer 88 befindliche Kraftstoff kann dabei durch den zwischen dem Anschliff 86 und der Ausnehmung 60 in der Steuerscheibe 26 gebildeten Spalt nach oben in die Ausnehmung 66 entweichen und über den Strömungskanal 70 zum Auslass 22 hin abfließen. Im Verlauf der Bewegung des Steuerbolzens 58 dringt jedoch der untere kreisrunde Abschnitt 82 des Steuerbolzens 58 in die Ausnehmung 60 in der Steuerscheibe 26 ein. In diesem Fall ist kein Spalt mehr zwischen dem Steuerbolzen 58 und der Ausnehmung 60 in der Steuerscheibe 26 mehr vorhanden. Der in der Steuerkammer 88 vorhandene Kraftstoff kann somit aus der Steuerkammer 88 nicht mehr entweichen.
In der Steuerkammer 88 baut sich somit ein Gegendruck auf, der auf die Druckfläche 57 des Steuerkolbens 56 wirkt. Da diese Druckfläche 57 am Steuerkolben 56 erheblich größer ist als die Druckfläche 50 am äußeren Ventilelement 42, baut sich bereits bei einem relativ geringen Druck in der Steuerkammer 88 eine Gegenkraft auf, wodurch die Bewegung des äußeren Ventilelements 42 gestoppt wird. Durch den in der Steuerkammer 88 eingeschlossenen Kraftstoff wird somit eine Begrenzung des Hubs des äußeren Ventilelements 42 erreicht .
Die Entfernung S4 zwischen der Oberseite des kreisrunden Abschnitts 82 des Steuerbolzens 58 und der Unterseite der Steuerscheibe 26 im geschlossenen Zustand der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung 10 ist dabei kleiner als die Entfernung Sl zwischen dem Absatz 52 am äußeren Ventilelement 42 und der Schulter 72 am inneren Ventilelement 40. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Bewegung des äußeren Ventilelements 42 gestoppt wird, bevor die Schulter 72 des inneren Ventilelements 40 am Absatz 52 des äußeren Ventilelements 42 in Anlage kommt .
Wenn gewünscht wird, dass die beiden Reihen von Austrittsöffnungen 30 und 32 für die Einspritzung von Kraftstoff verwendet werden, wird der Niederdruck- Steuerdruckanschluss 100 in der Zwischenscheibe 24 unter Druck gesetzt. Hierdurch wird über den Steuerkolben 96 das Kugelventil 94 von seinem Sitz abgehoben, so dass eine fluidische Verbindung von der Steuerkammer 88 über die Absteuerbohrung 90, den Einlassraum 92 und die exzentrische Längsbohrung 98 hin zum Lecköl-Ablauf 102 existiert.
Gelangt nun eine Druckwelle in die Ausnehmung 34 im Düsenkörper 18, wird das äußere Ventilelement 42 wie oben beschrieben gegen die Kraft der Druckfeder 64 bewegt. Anders als oben beschrieben ist die Steuerkammer 88 aber auch dann, wenn der kreisrunde untere Abschnitt 82 des Steuerbolzens 58 in die Ausnehmung 60 in der Steuerscheibe 26 eintaucht, fluidisch nicht abgeschlossen. Stattdessen kann das in der Steuerkammer 88 vorhandene Fluid über die Absteuerbohrung 90 in der oben beschriebenen Art und Weise zum Lecköl-Ablauf 102 abströmen. Die Bewegung des äußeren Ventilelements endet erst, wenn der ringförmige Rand des Steuerkolbens 56 an der Unterseite der Steuerscheibe 26 anliegt. In diesem Fall hat der Steuerkolben 56 und mit ihm das äußere Ventilelement 42 den Weg S2 zurückgelegt.
Da der Weg S2 größer ist als der Abstand zwischen dem Absatz 52 und der Schulter 72 im Ruhezustand (Sl) , kommt der Absatz 52 im Verlauf der Bewegung des äußeren Ventilelements 42 in Anlage an die Schulter 72, wodurch das innere Ventilelement 40 vom äußeren Ventilelement 42 mitgeschleppt wird. Die Dichtkante 44 des inneren Ventilelements 40 hebt somit ebenfalls vom entsprechenden Ventilsitz in der Einspritzkuppe 28 des Düsenkörpers 18 ab, wodurch die unteren Austrittsöffnungen 30 ebenfalls mit dem Kraftstoff -Einlass 20 verbunden werden. Fällt der Druck im Ringraum 48 wieder ab, werden das innere Ventilelement 40 über den Verbindungsbolzen 80 sowie das äußere Ventilelement 42 durch die Druckfeder 64 wieder mit ihren Dichtkanten 44 und 46 gegen die entsprechenden Ventilsitze in der Einspritzkuppe 28 im Düsenkörper 18 gedrückt.
Nun wird auf das zweite Ausführungsbeispiel einer, Kraftstoff -Einspritzvorrichtung 10 Bezug genommen, welches in den Fig. 4 bis 6 dargestellt ist. Der Einfachheit halber tragen solche Elemente und Teile, welche äquivalente Funktionen zu dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel aufweisen, die gleichen Bezugszeichen. Sie sind, nicht nochmals im Detail erläutert.
Dr grundsätzliche Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel betrifft die Reihenfolge der Bewegungen der Ventilelemente. Beim ersten
Ausführungsbeispiel öffnet zuerst das äußere Ventilelement 42. Je nach Schaltstellung des Kugelventils 94 schleppt es im Verlauf seiner Öffnungsbewegung das innere Ventilelement 40 mit. Bei dem in den Fig. 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel dagegen öffnet zuerst das innere Ventilelement 40 und schleppt, je nach Schaltstellung des Kugelventils 94, im Verlauf seiner Öffnungsbewegung das äußere Ventilelement 42 mit . Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine zusätzliche Feder 104 vorgesehen, welche das äußere Ventilelement 42 in seinem Ruhezustand mit der Dichtkante 46 gegen den entsprechenden Ventilsitz in der Einspritzkuppe 28 des Düsenkörpers 18 drückt .
Das äußere Ventilelement 42 ist auf dem inneren Ventilelement 40 geführt, und das innere Ventilelement 40 ist wiederum mit seinem von der Einspritzkuppe 28 abgelegenen Ende zumindest mittelbar in der Zwischenscheibe 24 geführt. Auf diese Weise ist es möglich, die Erweiterung 36 der Ausnehmung 34 im Düsenkörper 18 von außen zugänglich zu machen, so dass sie z.B. gebohrt und hierdurch sehr einfach hergestellt werden kann. Das äußere Ventilelement 42 ist ferner noch durch eine Einschnürung der Ausnehmung 34 im Düsenkörper 18 geführt.
Unter dem Begriff der "mittelbaren" Führung des inneren Ventilelements 40 in der Zwischenscheibe 24 ist zu verstehen, dass zusätzlich auf dem inneren Ventilelement 40 an seinem oberen Ende eine Hülse 108 befestigt ist (vgl . insbesondere Fig. 5). Die Befestigung kann beispielsweise durch ein Verpressen erfolgen. Eine derartige Hülse 108 bietet einerseits den Vorteil einer größeren Druckstufe. Hierunter ist zu verstehen, dass der Schließ- und der Öffnungsdruck näher beieinander liegen, was zu einem schnelleren Schließen des inneren Ventilelements 40 führt. Andererseits ermöglicht eine derartige Hülse 108 eine spezielle Werkstoffwahl für die Führung der aus Hülse 108 und innerem Ventilelement 40 gebildeten Einheit in der Zwischenscheibe 24.
Der Ringraum 48, mit dem der Kraftstoff zu den Austrittsöffnungen 30 bzw. 32 gelangen kann, ist bei dem in den Fig. 4 - 6 dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen dem inneren Ventilelement 40 und dem äußeren Ventilelement 42 vorgesehen. Der Zugang zu dem Ringraum 48 von der Ausnehmung 34 im Düsenkörper 18 her erfolgt durch radiale Kanäle 78 im äußeren Ventilelement 42. In den Fig. 4 und 6 sind zwei mögliche Ausgestaltungen der Einspritzkuppe 28 dargestellt. Auf den linken Seiten der Fig. 4 und 6 beträgt der Öffnungswinkel der Einspritzkuppe 28 60°, wohingegen er auf der rechten Seite der Fig. 4 und 6 90° beträgt. Ein kleinerer Öffnungswinkel hat Vorteile hinsichtlich der Baugröße der Einspritzkuppe 28, wohingegen ein größerer Winkel Vorteile im Hinblick auf die Dichtigkeit zwischen den Dichtkanten und den entsprechenden Ventilsitzen hat.. Ferner hat der Einspritzwinkel einen Einfluss auf das Brennverhalten des eingespritzten Kraftstoffs .
In Fig. 7 ist eine Abwandlung des in den Fig. 4 - 6 dargestellten Ausführungsbeispiels dargestellt. Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsfor wird auf die Hülse 108 verzichtet. Stattdessen ist das innere Ventilelement 40 unmittelbar in der Zwischenscheibe 24 geführt . Dies ist einfacher herzustellen.
In den Fig. 8 und 9 ist ein viertes Ausführungsbeispiel einer Kraftstoff-Einspritzvorfichtung 10 dargestellt. Auch in diesen beiden Figuren tragen solche Elemente und Teile, welche äquivalente Funktionen zu Teilen und Elementen der Fig. 1 - 7 aufweisen, die gleichen Bezugszeichen. Sie sind nicht nochmals im Detail erläutert.
Bei dem in den Fig. 8 und 9 dargestellten
Ausführungsbeispiel öffnet das äußere. Ventilelement 42 vor dem inneren Ventilelement 40. Die Druckflächen am äußeren Ventilelement 42, welche bei einer über den Einlass 20 und den Strömungskanal 38 eingeleiteten Druckwelle eine axiale Öffnungsbewegung des äußeren Ventilelements 42 bewirken sollen, sind an zwei Stellen des äußeren Ventilelements 42 vorhanden :
Zum einen trägt die äußere Mantelfläche des äußeren Ventilelements 42 im Bereich der Einmündung des Strömungskanals 38 eine Einschnürung 110. Der Durchmesser des äußeren Ventilelements 42 oberhalb dieser Einschnürung 110 ist größer als der Durchmesser unterhalb der Einschnürung 110. Bereits dies führt beim Auftreten einer Druckwelle in dem durch die Einschnürung 110 gebildeten Druckraum 36 zu einer resultierenden Kraft, welche das äußere Ventilelement 42 nach oben bewegt .
Darüber hinaus ist zwischen dem unterhalb der Einschnürung 110 gelegenen Bereich des äußeren Ventilelements 42 und der Ausnehmung 34 im Düsenkörper 18 ein Ringraum 48 vorhanden, durch den sich die Druckwelle bis zu einer konischen Verjüngung 112 an der der Einspritzkuppe 28 zugewandten. Spitze des äußeren Ventilelements 42 fortpflanzt (Fig. 9) . Der Bereich der konischen Zuspitzung 112 bis zur Dichtkante 46 wirkt als Druckfläche, an der sich bei einer Druckwelle eine resultierende Kraft einstellt, durch welche das äußere Ventilelement 42 mit der Dichtkante 46 vom entsprechenden Ventilsitz abhebt. Dadurch, dass der Druckraum 36 vollständig durch die Einschnürung 106 im äußeren Ventilelement geschaffen wird, wird die Herstellung der Ausnehmung 34 im Düsenkörper 18 erheblich vereinfacht und dadurch werden die Herstellkostεn der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung 10 gesenkt.
Ein weiterer Unterschied zu den in den Fig. 1 - 7 dargestellten Ausführungsbeispielen einer Kraftstoff- Einspritzvorrichtung besteht darin, dass das innere Ventilelement 40 in einem Sackloch 114 im äußeren Ventilelement 42 aufgenommen ist. Das Sackloch 114 erstreckt sich koaxial zur Längsachse des äußeren Ventilelements 42 und ist in das äußere Ventilelement 42 von dem der Einspritzkuppe 28 zugewandten Ende her eingebracht. Das innere Ventilelement 40 weist in seinem oberen Bereich ebenfalls eine Einschnürung 72 auf. In die Wand des Sacklochs 114 im äußeren Ventilelement 42 sind über den Umfang verteilt mehrere radiale Öffnungen 116 vorhanden, welche bei geschlossener Kraftstoff- Einspritzvorrichtung 10 in etwa auf gleicher Höhe wie die Einschnürung 72 im inneren Ventilelement 40 liegen. In jeder der Öffnungen 116 ist jeweils eine Kugel 118 aufgenommen, deren Durchmesser größer ist als die Wandstärke des äußeren Ventilelements 42 im Bereich des Sacklochs 114. Die Öffnungen 116 und die Kugeln 52 sind dabei so bemessen und positioniert, dass bei geschlossener Kraftstoff -Einspritzvorrichtung 10 die Kugeln 52 einen Abstand Sl von der in den Fig. 8 und 9 oberen Flanke der Einschnürung 72 im inneren Ventilelement 40 haben. Die Kugeln 5.2, die Öffnungen 116 und die Einschnürung 72 bilden zusammen eine Mitnehmerverbindung, durch die bei einer Bewegung des äußeren Ventilelements 42 um eine Strecke, die größer als Sl ist, das innere Ventilelement 40 mitgeschleppt wird.
Wenn das Kugelventil 94 so geschaltet ist, dass sich das äußere Ventilelement 42 nur um eine Strecke bewegen kann, welche kleiner als Sl ist, dann wird auf folgende Weise sichergestellt, dass das innere Ventilelement 40 mit seiner Dichtkante 44 am entsprechenden Ventilsitz liegenbleibt:
Der Einspritzdruck wird über den Ringraum 48 zu radialen Öffnungen 118 in der das Sackloch 114 begrenzenden Umfangswand des äußeren Ventilelements 42 übertragen. Über die Öffnungen 118 ist ein Druckraum 120 mit dem Ringraum 48 fluidisch verbunden. Der Druckraum 120 ist zwischen der von der Einspritzkuppe 28 abgelegenen Stirnfläche 74 und dem Grund des Sacklochs 114 gebildet. Zwischen der Stirnfläche 74 des inneren Ventilelements 40 und dem Grund des Sacklochs 114 ist eine Feder 104 gespannt.
Über die Öffnungen 118 wird also auch der Druckraum 120 und durch diesen wiederum die Druckfläche 74 mit dem Einspritzdruck beaufschlagt, wodurch das innere Ventilelement 40 mit seiner Dichtkante 44 gegen den entsprechenden Ventilsitz in der Einspritzkuppe 28 gedrückt wird. Zusätzlich liefert die Feder 104 eine Grundkraft, die das innere Ventilelement 40 auch im drucklosen Zustand mit seiner Dichtkante 44 gegen den entsprechenden Sitz in der Einspritzkuppe 28 drückt.
Der Vorteil des in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispieles ist seine einfachere und daher kostengünstigere Herstellung sowie die Ausführung einer besonders reibungsarmen Mitnehmerverbindung mit den Kugeln 52. .
Ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Kraftstoff- Einspritzvorrichtung 10 ist in den Fig. 10 und 11 dargestellt. Auch hier gilt, dass solche Teile und Elemente, welche äquivalente Funktionen zu Teilen und Elementen der vorhergehenden Figuren aufweisen, die gleichen Bezugszeichen tragen. Auch sie sind nicht nochmals im Detail erläutert .
Der wesentliche Unterschied des in den Fig. 10 und 11 dargestellten Ausführungsbeispiels einer Kraftstoff- Einspritzvorrichtung 10 gegenüber den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen betrifft die Ausbildung der Mitnehmerverbindung. Anstelle einer mechanischen Mitnehmerverbindung ist hier eine hydraulische Mitnehmerverbindung vorgesehen .
Die in den Fig. 10 und 11 dargestellte Kraftstoff- Einspritzvorrichtung ist wieder derart gestaltet, dass das äußere Ventilelement 42 zuerst öffnet. Wie auch bei dem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel ist von dem der Einspritzkuppe 28 zugewandten Ende des äußeren Ventilelements 42 her in dieses eine zur Längsachse des äußeren Ventilelements 42 koaxiale Bohrung 114 eingebracht. Diese ist jedoch nicht als Sackloch ausgebildet, sondern über einen Drosselkanal 122 mit relativ kleinem Querschnitt mit einem Abströmraum 124 verbunden, der sich wiederum bis zu dem in den Fig. 10 und 11 oberen Ende des äußeren Ventilelements 42 erstreckt. Dort sind radiale Öffnungen 126 vorhanden, über die der Abströmraum 124 mit dem Lecköl- Ablauf 102 verbunden ist.
Auch das innere Ventilelement 40 unterscheidet sich von demjenigen des zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiels:
Etwa in Höhe seiner halben Längserstreckung ist in die äußere Mantelfläche des inneren Ventilelements 40 eine Ringnut 128 eingebracht. In Höhe der Ringnut 128 wird das innere Ventilelement 40 von einer Querbohrung 130 durchsetzt . Von der Druckfläche 74 des inneren Ventilelements 40 wiederum erstreckt sich eine Längsbohrung 132 bis zur Querbohrung 130. In die Wand der Ausnehmung 114 im äußeren Ventilelement 42 sind über den Umfang verteilt radiale Bohrungen 134 eingebracht . Bei geschlossener Kraftstoff -Einspritzvorrichtung 10 liegen die radialen Bohrungen 134 in etwa auf Höhe der Ringnut 128 mit einem Abstand Sl zwischen axial gegenüberliegenden Kanten der Bohrungen 134 und der Ringnut 128.
Die in den Fig. 10 und 11 dargestellte Kraftstoff - Einspritzvorrichtung 10 arbeitet folgendermaßen:
Wenn nur das äußere Ventilelement 42 mit seiner Dichtkante 46 vom entsprechenden Ventilsitz in der Einspritzkuppe 28 abheben soll, wird das Kugelventil 94 entsprechend in geschlossenem Zustand gehalten. Der hierdurch gebildete hydraulische Anschlag ist so ausgebildet, dass sich das äußere Ventilelement 42 nur um eine Strecke bewegen kann, welche kleiner als Sl ist. In diesem Fall setzt sich die Druckwelle über den Ringraum 48, die radialen Bohrungen 134, die Ringnut 128, die Querbohrung 130 und die Längsbohrung 132 bis in den Druckraum 120 fort. Aufgrund des kleinen Strömungsquerschnitts des Drosselkanals 122 bleibt der Druck im Druckraum 120 weitgehend erhalten und drückt über die Druckfläche 74 das innere Ventilelement 40 mit seiner Dichtkante 44 gegen den entsprechenden Ventilsitz in der Einspritzkuppe 28 des Düsenkörpers 18.
Wird das Kugelventil 94 jedoch so angesteuert, dass sich das äußere Ventilelement 42 um eine Strecke bewegen kann, welche größer Sl ist, dann wandern im Verlauf dieser Bewegung des äußeren Ventilelements 42 die radialen Bohrungen 134 aus dem Bereich der Ringnut 128 heraus. Somit wird die Fluidverbindung zwischen dem Druckraum 120 und dem Ringraum 48 unterbrochen. Dies bedeutet, dass der Druck im Druckraum 120 schlagartig abnimmt, da das Fluid über den Drosselkanal 122 zum Lecköl-Ablauf 102 abströmen kann, über die Längsbohrung 132 jedoch kein neues Fluid nachströmt. Da die Dichtkante 46 des äußeren Ventilelements 42 bereits vom entsprechenden Sitz in der Einspritzkuppe 28 abgehoben ist, kann die Druckwelle an der in Strömungsrichtung gesehen stromaufwärts von der Dichtkante 44 gelegenen konischen Zuspitzung 136 angreifen. Hierdurch wirkt auf das innere Ventilelement 40 eine axiale Kraft, durch die das innere Ventilelement 40 entgegen der durch die Feder 104 wirkenden Kraft mit der Dichtkante 44 vom entsprechenden Ventilsitz in der Einspritzkuppe 28 abhebt.
Der Vorteil der in den Fig. 10 und 11 dargestellten Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 10 liegt darin, dass keinerlei mechanische Teile für die Mitnehmerverbindung zwischen innerem Ventilelement 40 und äußerem Ventilelement 42 erforderlich sind. Somit kann an dieser Stelle auch kein Verschleiß eintreten, was die Betriebssicherheit dieser Kraftstoff -Einspritzvorrichtung 10 verbessert. Die Querbohrung 130 ist in etwa auf halber Länge des inneren Ventilelements 40 angeordnet. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Druckwelle in etwa zum gleichen Zeitpunkt an der konischen Zuspitzung 112 des äußeren Ventilelements 42 und im Druckraum 120 ankommt, so dass einerseits die auf das äußere Ventilelement 42 wirkende öffnende Kraft und die andererseits auf das innere Ventilelement 40 wirkende schließende Kraft gleichzei ig auftreten .
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Begriffe "oben" bzw. "unten" sich nur auf die Darstellungen in den Figuren beziehen. Die realen Einbaulagen können sich hiervon unterscheiden.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (10) für Brennkraftmaschinen, mit einem langgestreckten Gehäuse (12) mit einem geschlossenen Einspritz-Ende (28), mit einer in dem Gehäuse (12) in dessen Längsrichtung verlaufenden Ausnehmung (34), welche mit einem Kraftstoffeinlass (20) verbindbar ist, mit mindestens zwei axial voneinander beabstandeten Austrittsöffnungen (30, 32) am Einspritz-Ende
(28), mit mindestens zwei koaxialen und axial beweglichen Ventilelementen (40, 42), die wenigstens bereichsweise in der Ausnehmung (34) angeordnet sind und mit Ventilsitzen im Bereich der Austrittsöffnungen (30, 32) zusammenarbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilelemente (40, 42) derart zusammenarbeiten, dass das eine Vencilelement (40; 42) bei einer Bewegung nach einem bestimmten Weg (Sl) eine Bewegung des anderen Ventilelements (42; 40) bewirkt.
2. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axial voneinander beabstandeten Austrittssöffnungen (30, 32) dann, wenn beide Ventilelemente (40, 42) von den zugehörigen Ventilsitzen abgehoben sind, fluidisch miteinander verbunden sind.
3. Kraftstoff -Einspritzvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Ventilelement (42) zuerst öffnet und bei einer Bewegung nach einem bestimmten Weg (Sl) eine Bewegung des inneren Ventilelements (40) bewirkt.
4. Kraftstoff -Einspritzvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Ventilelement (40) zuerst öffnet und bei einer Bewegung nach einem bestimmten Weg (Sl) eine Bewegung des äußeren Ventilelements (42) bewirkt.
5. Kraftstoff -Einspritzvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mitnehmerverbindung (52, 72) vorgesehen ist, derart, dass das eine Ventilelement (40; 42) bei einer Bewegung an dem anderen Ventilelement (42; 40) wenigstens mittelbar axial in Anlage kommt und hierdurch dieses mitbewegt.
6. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerverbindung einen Absatz an dem einen Ventilelement umfasst, welcher mit einer Schulter (72) an dem anderen Ventilelement (40) zusammenarbeitet, wobei im geschlossenen Zustand der Einspritzvorrichtung (10) die Schulter (72) und der Absatz (52) voneinander axial beabstandet (Sl) sind.
7. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerverbindung mindestens eine in dem einen Ventilelelement (42) gefangene Kugel (52) umfasst, welche mit einer Schulter (72) an dem anderen Ventilelement (40) zusammenarbeitet, wobei im geschlossenen Zustand der Einspritzvorrichtung (10) die Schulter (72) und die Kugel (52) voneinander axial beabstandet sind.
8. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem vom Einspritz-Ende (28) abgelegenen Ende des einen Ventilelements (40) ein Druckraum (120) vorhanden ist, der einerseits über eine Strömungsdrossel (122) mit einem Niederdruckbereich (102) verbunden und andererseits über einen quer verlaufenden Strömungskanal (130) mit dem Kraftstoffeinlass (20) verbindbar ist, wobei die Verbindung zwischen Druckraum (120) und Kraftstoffeinlass (20) vom anderen Ventilelement (42) unterbrochen wird, wenn sich dieses um eine bestimmte Strecke (Sl) bewegt hat.
9. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem anderen Ventilelement mindestens eine Öffnung (134) vorhanden ist, welche in geschlossenem Zustand der Einspritzvorrichtung (10) den Zugang zum Strömungskanal (130) vom Kraf stoffeinlass her um eine Strecke (Sl) überdeckt.
10. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine schaltbare (94) Hubbegrenzung vorgesehen ist, durch die der Hub des zuerst öffnenden Ventilelements (40; 42) so begrenzt werden kann, dass die Mitnehmerverbindung (52, 72) zwischen den beiden Ventilelementen (40; 42) noch nicht greift .
11. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubbegrenzung hydraulisch arbeitet .
12. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zuerst öffnende Ventilelement (40; 42) mit einer ersten Druckfläche (57) verbunden ist, welche eine Steuerkammer (88) begrenzt, und dass die Steuerkammer (88) fluidisch verschließbar ist.
13. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zuerst öffnende Ventilelement (40; 42) mit einer zweiten Druckfläche (50) verbunden ist, welche bei einer Druckbeaufschlagung eine Öffnungsbewegung des Ventilelements (40; 42) bewirkt, wobei die erste Druckfläche größer ist als die zweite Druckfläche .
14. Kraftstoff -Einspritzvorrichtung (10) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wand der Steuerkammer (88) eine AblaufÖffnung (60) vorhanden ist und dass ein Steuerelement (82) mit dem zuerst öffnenden λ/entilelement (40; 42) verbunden ist, welches in geschlossenem Zustand der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (10) von der AblaufÖffnung (60) beabstandet (54) ist und im
Verlauf einer Bewegung des Ventilelements (40; 42) die AblaufÖffnung (60) dichtend verdeckt.
15. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein schaltbares Ventil (94) aufweist, über das die Steuerkammer (88) mit einem Auslass (102) verbindbar ist.
16. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (94) hydraulisch
(100) schaltbar ist.
17. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen mechanischen Anschlag aufweist, welcher den Weg (S2) bei einer Öffnungsbewegung mindestens eines der Ventilelemente (40; 42) begrenzt.
18. Kraftstoff -Einspritzvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das später öffnende Ventilelement (42; 40) mit einer dritten Druckfläche (74) verbunden ist, welche bei einer Druckbeaufschlagung das Ventilelement (42; 40) auf den Ventilsitz drückt.
19. Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoffbehälter, mit mindestens einer Kraftstoffpumpe, die aus dem Kraftstoffbehälter fördert, mit mindestens einer Kraftstoff -Sammelleitung, und mit mindestens einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (10), welche an die Kraftstoff -Sammelleitung angschlossen ist und den Kraftstoff direkt in einen Brennraum einspritzt, wobei die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (10) ein langgestrecktes Gehäuse (12) mit einem geschlossenen Einspritz-Ende (28), eine in dem Gehäuse (12) in dessen Längsrichtung verlaufende Ausnehmung (34) , welche mit einem Kraftstoffeinlass (20) verbindbar ist, mindestens zwei axial voneinander beabstandeten Austrittsöffnungen (30, 32) am Einspritz-Ende (28), und mindestens zwei koaxiale und axial bewegliche Ventilelemente .(40, 42), die wenigstens bereichsweise in der Ausnehmung (34) angeordnet sind und mit Ventilsitzen im Bereich der Austrittsoffnungen (30, 32) zusammenarbeiten, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 ausgebildet ist.
20. Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Kraftstoffsystem, welches einen Brennraum der Brennkraftmschine mit Kraftstoff versorgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffsystem nach Anspruch 19 ausgebildet ist.
PCT/DE2002/001234 2001-04-17 2002-04-04 Kraftstoff-einspritzvorrichtung mit zwei koaxialen ventilelementen und krafstoffsystem für brennkraftmaschinen, sowie brennkraftmaschine WO2002084110A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BR0204830-2A BR0204830A (pt) 2001-04-17 2002-04-04 Dispositivo injetor de combustìvel e sistema de combustìvel para motores de combustão interna, bem como motor de combustão interna
DE50207439T DE50207439D1 (de) 2001-04-17 2002-04-04 Kraftstoff-einspritzvorrichtung mit zwei koaxialen ventilelementen
JP2002581829A JP4076142B2 (ja) 2001-04-17 2002-04-04 燃料噴射装置
EP02729851A EP1381774B1 (de) 2001-04-17 2002-04-04 Kraftstoff-einspritzvorrichtung mit zwei koaxialen ventilelementen

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10118699.1 2001-04-17
DE2001118699 DE10118699A1 (de) 2001-04-17 2001-04-17 Kraftstoff-Einspritzvorrichtung und Kraftstoffsystem für Brennkraftmaschinen, sowie Brennkraftmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2002084110A1 true WO2002084110A1 (de) 2002-10-24

Family

ID=7681665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2002/001234 WO2002084110A1 (de) 2001-04-17 2002-04-04 Kraftstoff-einspritzvorrichtung mit zwei koaxialen ventilelementen und krafstoffsystem für brennkraftmaschinen, sowie brennkraftmaschine

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP1381774B1 (de)
JP (1) JP4076142B2 (de)
BR (1) BR0204830A (de)
DE (2) DE10118699A1 (de)
PL (1) PL358121A1 (de)
WO (1) WO2002084110A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7243862B2 (en) 2004-04-07 2007-07-17 Delphi Technologies, Inc. Apparatus and method for mode-switching fuel injector nozzle
WO2007107397A1 (de) * 2006-03-21 2007-09-27 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventile für brennkraftmaschinen

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1482165A1 (de) * 2003-05-26 2004-12-01 Siemens Aktiengesellschaft Mehrlocheinspritzdüse für Brennkraftmaschinen und Verfahren zum Betreiben einer Mehrlocheinspritzdüse
DE10326044A1 (de) * 2003-06-10 2004-12-30 Robert Bosch Gmbh Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen
DE10341452A1 (de) * 2003-09-09 2005-03-31 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
DE10348978A1 (de) * 2003-10-22 2005-05-25 Robert Bosch Gmbh Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
DE102004015361A1 (de) * 2004-03-30 2005-10-20 Bosch Gmbh Robert Ventil zum Einspritzen von Kraftstoff
DE102004020550A1 (de) * 2004-04-27 2005-11-24 Robert Bosch Gmbh Einspritzdüse
TR200402048A1 (tr) * 2004-08-18 2006-03-21 Robert Bosch Gmbh Hidrolik kontrollü değişken kesitli enjektör memesi.
DE102004046899A1 (de) * 2004-09-28 2006-03-30 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzvorrichtung
TR200504275A1 (tr) * 2005-10-26 2007-10-22 Robert Bosch Gmbh Konik yakıt kanallı enjektör sistemi.
DE102010040309A1 (de) 2010-09-07 2012-03-08 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
DE102010040307A1 (de) 2010-09-07 2012-03-08 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4382554A (en) * 1980-09-27 1983-05-10 Robert Bosch Gmbh Fuel injection nozzle construction
DE3214040A1 (de) * 1982-04-16 1983-10-20 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg Kraftstoffeinspritzduese, insbesondere fuer einen schnellaufenden fahrzeug-dieselmotor
WO1987006650A1 (en) * 1986-04-25 1987-11-05 Voest-Alpine Automotive Gesellschaft M.B.H. Injection nozzle for internal combustion engines
EP0967382A2 (de) * 1998-06-24 1999-12-29 LUCAS INDUSTRIES public limited company Brennstoffeinspritzdüse
DE10034444A1 (de) * 2000-07-15 2002-01-24 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2710138A1 (de) * 1977-03-09 1978-09-14 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Mehrloch-einspritzduese
DE4115457A1 (de) * 1990-05-17 1991-11-21 Avl Verbrennungskraft Messtech Einspritzduese fuer eine brennkraftmaschine
DE4023223A1 (de) * 1990-07-21 1992-01-23 Bosch Gmbh Robert Kraftstoff-einspritzduese fuer brennkraftmaschinen
DE19739905A1 (de) * 1997-09-11 1999-03-18 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzventil
GB9914642D0 (en) * 1999-06-24 1999-08-25 Lucas Ind Plc Fuel injector
ATE472677T1 (de) * 1999-10-06 2010-07-15 Delphi Tech Holding Sarl Kraftstoffeinspritzventil

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4382554A (en) * 1980-09-27 1983-05-10 Robert Bosch Gmbh Fuel injection nozzle construction
DE3214040A1 (de) * 1982-04-16 1983-10-20 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg Kraftstoffeinspritzduese, insbesondere fuer einen schnellaufenden fahrzeug-dieselmotor
WO1987006650A1 (en) * 1986-04-25 1987-11-05 Voest-Alpine Automotive Gesellschaft M.B.H. Injection nozzle for internal combustion engines
EP0967382A2 (de) * 1998-06-24 1999-12-29 LUCAS INDUSTRIES public limited company Brennstoffeinspritzdüse
DE10034444A1 (de) * 2000-07-15 2002-01-24 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7243862B2 (en) 2004-04-07 2007-07-17 Delphi Technologies, Inc. Apparatus and method for mode-switching fuel injector nozzle
WO2007107397A1 (de) * 2006-03-21 2007-09-27 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventile für brennkraftmaschinen

Also Published As

Publication number Publication date
JP4076142B2 (ja) 2008-04-16
BR0204830A (pt) 2003-04-29
DE10118699A1 (de) 2002-10-31
DE50207439D1 (de) 2006-08-17
PL358121A1 (en) 2004-08-09
EP1381774A1 (de) 2004-01-21
JP2004518907A (ja) 2004-06-24
EP1381774B1 (de) 2006-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0909891B1 (de) Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten
EP1435453B1 (de) Nach innen öffnende Variodüse
EP1656498B1 (de) Pilotventil gesteuertes brennstoffeinspritzventil
WO2006067015A1 (de) Injektor eines kraftstoffeinspritzsystems einer brennkraftmaschine
EP1552135B1 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine
EP1989436A1 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine
EP1381774B1 (de) Kraftstoff-einspritzvorrichtung mit zwei koaxialen ventilelementen
EP0976924B1 (de) Einspritzventil mit einem Servoventil
EP0999360A1 (de) Steuerventil für Dosiervorrichtung für Fluid
DE10031580A1 (de) Druckgesteuertes Steuerteil für Common-Rail-Injektoren
DE10141221B4 (de) Druck-Hub-gesteuerter Injektor für Kraftstoffeinspritzsysteme
WO2008049668A1 (de) Injektor zur einspritzung von kraftstoff in brennräume von brennkraftmaschinen
DE19941709A1 (de) Gebautes Steuerventil für einen Injektor eines Kraftstoffeinspritzsystems für Brennkraftmaschinen
DE102007010498A1 (de) Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine
EP1526274B1 (de) Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
DE102009026564A1 (de) Kraftstoff-Injektor mit druckausgeglichenem Steuerventil
DE19950224A1 (de) Doppelschaltendes Steuerventil für einen Injektor eines Kraftstoffeinspritzsystems für Brennkraftmaschinen mit kugelförmigem Stellglied
WO2006079425A1 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung
DE10160490B4 (de) Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, Kraftstoffsystem sowie Brennkraftmaschine
DE10121340A1 (de) Common-Rail-Injektor
DE10148350A1 (de) Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, insbesondere Injektor für Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung, sowie Kraftstoffsystem und Brennkraftmaschine
EP2199590B1 (de) Kraftstoffinjektor
DE10122389A1 (de) Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen
DE102005025138B4 (de) Dosierventil
DE102004042558B4 (de) Kraftstoffinjektor mit einer von einer Servoventileinheit gesteuerten Registerdüse

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BR JP PL US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR

ENP Entry into the national phase

Ref country code: JP

Ref document number: 2002 581829

Kind code of ref document: A

Format of ref document f/p: F

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2002729851

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2002729851

Country of ref document: EP

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 2002729851

Country of ref document: EP