WO2004109091A1

WO2004109091A1 - Einspritzdüse für brennkraftmaschinen

Info

Publication number: WO2004109091A1
Application number: PCT/EP2004/050785
Authority: WO
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2003-06-10
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2004-12-16
Also published as: EP1636482A1; DE10326044A1; JP2006527332A; KR20060021351A; US20060186226A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzdüse (1) für eine Brennkraftmaschine, umfassend einen Düsenkörper (2), der wenigstens ein erstes Spritzloch (3) und wenigstens ein zweites Spritzloch (4) aufweist, eine in einer ersten Nadelführung (6) des Düsenkörpers (2) geführte, als Hohlnadel ausgebildete erste Düsennadel (7), mit der die Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine erste Spritzloch (3) steuerbar ist, sowie eine koaxial zur ersten Düsennadel (7) angeordnete zweite Düsennadel (9), mit der die Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine zweite Spritzloch (4) steuerbar ist. Um die Ansteuerung der zweiten Düsennadel (9) zu vereinfachen, ist an der ersten Düsennadel (7) eine erste Mitnehmerkontur (19) ausgebildet, die beim Öffnen der ersten Düsennadel (7) nach einem vorbestimmten Vorhub (24) mit einer an der zweiten Düsennadel (9) ausgebildeten zweiten Mitnehmerkontur (20) zusammenwirkt und bei einer über den Vorhub (24) hinausgehenden Öffnungsbewegung der ersten Düsennadel (7) die zweite Düsennadel (9) zum Öffnen mitnimmt.

Description

Einspritzdüse für Brennkraf maschinen

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Eine derartige Einspritzdüse ist beispielsweise aus der DE 100 58 153 AI bekannt und besitzt einen Dusenkorper, an dem wenigstens ein erster Spritzloch sowie wenigstens ein zweites Spritzloch ausgebildet sind. In einer erster Nadelfuhrung des Dusenkorpers ist eine als Hohlnadel ausgebildete erste Dusennadel gefuhrt, mit der die Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine erste Spritzloch steuerbar ist. In der ersten Dusennadel ist koaxial eine zweite Dusennadel angeordnet, mit der die Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine zweite Spritzloch steuerbar ist. Bei der bekannten Einspritzd se st die zweite Dusennadel mit einem Antriebskolben antriebsverbunden, der in einem Steuerraum eine bei Druckbeaufschlagung in Schließrichtung wirksame Steuerflache aufweist. Die zweite Dusennadel besitzt eine Druckstufe, d.h. eine Querschnittsflache eines zwischen zweiter Dusennadel und Dusenkorper ausgebildeten zweiten Ventilsitzes st kleiner als eine Querschnittsflache einer in der ersten Dusennadel zur Fuhrung der zweiten Dusennadel ausgebildeten zweiten Nadelfuhrung. Bei geöffneter erster Dusennadel wird die Druckstufe der zweiten Dusennadel mit Druck beaufschlagt, wobei d e Druckstufe der zweiten Dusennadel m Offnungsπchtung wirkt. Wenn bei geöffneter erster Dusennadel zusätzlich auch de zweite Dusennadel geöffnet werden soll, kann im Steuerraum der Druck abgesenkt werden, so dass die Offnungskraft an der Druckstufe der zweiten Dusennadel überwiegt. Der zur Betätigung der zweiten Dusennadel erforderliche Aufwand ist hierbei relativ groß.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemaße Einspritzdüse mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat dem gegenüber den Vorteil, dass zur Betätigung der zweiten Dusennadel kein separater Steuerraum hinsichtlich des darin herrschenden Drucks kontrolliert werden muss. Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zur Betätigung der zweiten Dusennadel einen mechanischen Mitnehmer vorzusehen, der die

Hubbewegung der ersten Dusennadel ab einem vorbestimmten Vorhub der ersten Dusennadel mit einer Hubbewegung der zweiten Dusennadel koppelt. Bei der Erfindung wird somit das Offnen der zweiten Dusennadel in Abhängigkeit des Offnungshubs der ersten Dusennadel gesteuert. Beim Offnen der ersten Dusennadel bleibt die zweite Dusennadel solange geschlossen, bis der Offnungshub der ersten Dusennadel den vorbestimmten Vorhub erreicht. Ab diesem Vorhub kann dann die erste Dusennadel die zweite Dusennadel mitnehmen, wodurch auch die zweite Dusennadel geöffnet wird. Der

Offnungshub der ersten Dusennadel kann in herkömmlicher Weise mittels eines entsprechenden Aktuators, insbesondere eines Piezoaktors, gesteuert werden. Dabei können die Öffnungszeiten und ein Abstand zwischen dem Offnungszeitpunkt der ersten Dusennadel und dem

Offnungszeitpunkt der zweiten Dusennadel quasi beliebig varπert werden . Dementsprechend können mit einem einzigen Aktuator beide Dusennadeln nacheinander zum Offnen angesteuert werden. Der Aufwand zur Realisierung einer Ansteuerung der zweiten Dusennadel wird somit erheblich reduziert .

Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausfuhrungsform kann die zweite Dusennadel so ausgestaltet sein, dass sie keine Druckstufe besitzt. Bei dieser Bauweise entspricht die Querschnittsflache im Dichtsitz der zweiten Dusennadel der Querschnittsflache einer für die zweite Dusennadel vorgesehenen zweiten Nadelfuhrung. Diese Bauweise hat zur Folge, dass sich die an der zweiten Dusennadel m Offnungsπchtung wirksamen Druckkräfte beim Offnen der ersten Dusennadel nicht andern. Desweiteren ergeben s ch bei geöffneter erster Dusennadel an dem den Spritzlochern zugeordneten Ende der zweiten Dusennadel keine in Offnungsπchtung wirksamen (hydraulischen) Druckkräfte. Durch diese Bauweise wird ein vereinfachter Aufbau für die Einspritzdüse unterstutzt.

Bei einer Weiterbildung kann die zweite Dusennadel mit ihrem von den Spritzlochern entfernten Ende m einem ersten Leckageraum angeordnet sein, wobei die zweiten Dusennadel dann mit einer zweiten Feder in Schließrichtung vorgespannt ist. Der Leckageraum ist üblicherweise relativ drucklos, so dass an der zweiten Dusennadel im wesentlichen nur die zweite Feder in Schließrichtung wirkt. Insbesondere in Verbindung mit der fehlenden Druckstufe an der zweiten Dusennadel kann die zweite Dusennadel somit mit vergleichsweise kleinen Kräften geschlossen bzw. geöffnet werden. Dies ist für die vorgesehene mechanische Kopplung von besonderem Vorteil, da so Verschleißerschemungen reduziert werden können. Zweckmäßig können an den Dusennadeln ausgebildete Mitnehmerkonturen, die bei erreichen des Vorhubs die gewünschte mechanische Zwangskopplung zwischen den Dusennadeln erzeugen, so angeordnet sein, dass sie im ersten Leckageraum miteinander zusammenwirken. Dementsprechend herrscht in der Umgebung der Mitnehmerkonturen ein relativ geringer Umgebungsdruck, was die ordnungsgemäße Funktion der Mitnehmerkonturen unterstutzt .

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfmdungsgemaßen Einspritzdüse ergeben sich aus den Unteranspruchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Zeichnungen

Ausfuhrungsbeispiele der erfmdungsgemaßen Einspritzdüse sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden naher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ahnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen. Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 bis 3 stark vereinfachte Längsschnitte durch Einspritzdüsen bei unterschiedlichen

Ausfuhrungsformen .

Beschreibung der Ausfuhrungsbeispiele

Entsprechend Fig. 1 weist eine erfmdungsgemaße

Einspritzdüse 1 einen Dusenkorper 2 auf. Der Dusenkorper 2 ist mit wenigstens einem ersten Spritzloch 3 und mit wenigstens einem zweiten Spritzloch 4 ausgestattet, die in einen Brennraum oder Vormischraum 5 einer im übrigen nicht gezeigten Brennkraftmaschine einmunden, üblicherweise sind mehrere erste Spritzlocher 3 und/oder mehrere zweite Spritzlocher 4 vorgesehen.

Der Dusenkorper 2 enthalt eine erste Nadelfuhrung 6, in der eine erste Dusennadel 7 hubbewegl ch verstellbar gelagert ist. Die erste Dusennadel 7 ist als Hohlnadel ausgebildet und enthalt eine zweite Nadelfuhrung 8, m der eine zweite Dusennadel 9 hubbeweglich verstellbar gelagert ist. Die zweite Dusennadel 9 ist dabei koaxial zur ersten Dusennadel 7 angeordnet.

Zwischen einer den Spritzlochern 3, 4 zugewandten ersten Nadelspitze 10 und einer die Ξpritzlocher 3, 4 enthaltenden Dusenspitze 11 ist e n ringförmiger erster Dichtsitz 12 ausgebildet, der stromauf der ersten Spritzlocher 3 angeordnet ist. Die Querschnittsflache 13 im ersten Dichtsitz 12 ist dabei kleiner als die Querschnittsflache 14 der ersten Nadelfuhrung 6, wodurch die ersten Dusennadel 7 eine Druckstufe besitzt. Die jeweiligen Querschnitte 13, 14 sind dabei durch Pfeile symbolisiert.

Desweiteren ist zwischen einer den Spritzlochern 3, 4 zugewandten zweiten Nadelspitze 15 der zweiten Dusennadel 9 und der Dusenspitze 11 ein zweiter Dichtsitz 16 ausgebildet, der zwischen dem wenigstens einen ersten

Spritzloch 3 und dem wenigstens einen zweiten Spritzloch 4 angeordnet ist. Im Unterschied zur ersten Dusennadel 7 besitzt die zweite Dusennadel 9 bei der hier gezeigten Ausfuhrungsform keine Druckstufe, d.h., die Querschnittsflache 17 des zweiten Dichtsitzes 16 ist gleich groß wie die Querschnittsflache 18 der zweiten Nadelfuhrung

Durch die gewählte Positionierung der Dichtsitze 12, 16 ist mit der ersten Dusennadel 7 das wenigstens eine erste Spritzloch 3 steuerbar, wahrend mit der zweiten Dusennadel 9 das wenigstens eine zweite Spritzloch 4 steuerbar ist.

Erfmdungsgemaß ist nun an der ersten Dusennadel 7 eine erste Mitnehmerkontur 19 ausgebildet, die hier m Form einer Ringstufe ausgestaltet ist. An der zweiten Dusennadel 9 ist korrespondierend zur ersten Mitnehmerkontur 19 eine zweite Mitnehmerkontur 20 ausgebildet. Auch die zweite Mitnehmerkontur 20 kann durch eine entsprechend ausgestaltete Ringstufe gebildet sein. In der hier gezeigten Ausfuhrungsform sind zur Ausbildung der zweiten Mitnehmerkontur 20 zumindest zwei radial abstehende Stege 21 vorgesehen, die eine Querbohrung 22 an einem von der zweiten Nadelspitze 15 entfernten Ende 23 der zweiten Dusennadel 9 eingesetzt sind. Grundsätzlich können für die Ausgestaltung der Mitnehmerkonturen 19, 20 auch andere Konstruktionen geeignet sein.

In dem in Fig. 1 gezeigten Ausgangszustand sind beide Dusennadeln 7, 9 geschlossen. Die Mitnehmerkonturen 19, 20 sind so angeordnet, dass m der Ξchließstellung beider Dusennadeln 7, 9 in der Hubrichtung ein Abstand 24 zwischen den beiden Mitnehmern 19, 20 ausgebildet ist. Dieser Abstand 24 wird im folgenden auch als Vorhub 24 bezeichnet.

Der Dusenkorper 2 enthalt außerdem eine Zufuhrungsleitung 25, die zur Versorgung der Spritzlocher 3, 4 mit einem unter Hochdruck stehenden Kraftstoff dient. Die Zufuhrungsleitung 25 kommt üblicherweise von einem hier nicht gezeigten Hochdrucksammeiraum, der mit einer entsprechenden Hochdruckpumpe gespeist wird, sogenanntes „Common-Ra l-Prinzip" . Die Zufuhrungsleitung 25 fuhrt im Dusenkorper 2 zu einem Dusenraum 26, von dem aus die Spritzdusen 3, 4 über einen Ringraum 27 mit Kraftstoff gespeist werden. Im Dusenkorper 2 ist außerdem ein Ubersetzerkolben 28 hubverstellbar gelagert. Dieser Ubersetzerkolben 28 bildet üblicherweise einen Bestandteil der ersten Dusennadel 7, bzw. ist der Ubersetzerkolben 28 zumindest mit der ersten Dusennadel 7 zur Übertragung von Zug- und Druckkräften m der Hubrichtung gekoppelt. Der Ubersetzerkolben 28 besitzt eine erste Flache 29, die in einem Kompensatorraum 30 angeordnet und dem dort herrschenden Druck ausgesetzt ist. Der Kompensatorraum 30 kommuniziert über eine Bohrung 31 mit der Zufuhrungsleitung 25, so dass im Kompensatorraum 30 üblicherweise der Kraftstoffhochdruck herrscht. Im Bereich des Kompensatorraums 30 ist außerdem eine erste Feder 32 angeordnet, d e sich einerseits am Dusenkorper 2 und andererseits am Ubersetzerkolben 28 abstutzt, wobei die erste Feder 32 den Ubersetzerkolben 28 und somit die erste Dusennadel 7 in deren Schließrichtung vorspannt. Da die erste Flache 29 von der ersten Nadelspitze 10 abgewandt ist, wirkt die ersten Flache 29 bei einer Druckbeaufschlagung in Schließrichtung der ersten Dusennadel 7.

Der Ubersetzerkolben 28 muss dabei nicht fest mit der ersten Dusennadel 7 verbunden sein, da einerseits die Druckstufe der ersten Dusennadel 7 und andererseits die Vorspannkraft der ersten Feder 32 sowie die Druckkräfte im Kompensatorraum 30 gegeneinander wirken, so dass der Ubersetzerkolben 28 und die erste Dusennadel 7 bei einer Trennstelle 49 axial aneinander liegen können, ohne direkt miteinander verbunden zu sein. Dennoch bilden die erste Dusennadel 7 und der Ubersetzerkolben 28 eine funktionale Einheit, deren Teilkomponenten 7, 28 gemeinsam bzw. synchron hubverstellt werden.

Am Ubersetzerkolben 28 ist außerdem eine zweite Flache 33 ausgebildet, die in einem ersten Steuerraum 34 angeordnet und dort mit Druck beaufschlagbar ist. Da die zweite Flache 33 der ersten Nadelspitze 10 zugewandt ist, wirkt die zweite Flache 33 bei einer Druckbeaufschlagung in Offnungsrichtung der ersten Dusennadel 7. Der erste Steuerraum 34 kommuniziert über einen Steuerkanal 35 mit einem zweiten Steuerraum 36. In diesem zweiten Steuerraum 36 ist eine dritte Flache 37 angeordnet und mit Druck beaufschlagbar. Diese dritte Flache 37 ist dabei an einem Aktorkolben 38 ausgebildet, der mit einem nicht gezeigten Aktor oder Aktuator, der insbesondere als Piezoaktor ausgestaltet sein kann, antriebsverbunden ist.

Der zweite Steuerraum 36 ist über einen Einspeiskanal 39 an die Zufuhrungsleitung 25 angeschlossen, wobei im Einspeiskanal 39 ein E nspeisventil 40 angeordnet ist. Dieses Einspeisventil 40 kann beispielsweise als

Ruckschlagsperrventil ausgestaltet sein, das zum zweiten Ξteuerraum 36 hin öffnet und zur Zufuhrungsleitung 25 hin sperrt . Zwischen dem Aktorkolben 38 und dem Ubersetzerkolben 28 kann ein Übersetzungsverhältnis für die daran angreifenden Kräfte ausgebildet werden. Das Übersetzungsverhältnis ergibt sich dabei aus der Relation der dritten Flache 37 zur zweiten Flache 33. Im vorliegenden Fall entspricht die dritte Flache 37 der Querschnittsflache 41 des Aktorkolbens 38, wahrend sich die zweite Flache 33 durch die Querschnittsflache 42 des Ubersetzerkolbens 28 an einem von der ersten Nadelspitze 10 entfernten Ende 43 der ersten Dusennadel 7 abzuglich der Querschnittsflache 44 des Ubersetzerkolbens 28 m einem im Bereich der zweiten Flache 33 an das Ende 43 anschließenden Abschnitt ergibt.

Wie bereits weiter oben erläutert, bildet der Ubersetzerkolben 28 zusammen mit der ersten Dusennadel 7 eine gemeinsam hubverstellbare Einheit. In der vorliegenden Ausfuhrungsform ist die erste Mitnehmerkontur 19 der ersten Dusennadel 7 am Ubersetzerkolben 28 ausgebildet. Das von der zweiten Nadelspitze 15 entfernte Ende 23 der zweiten Dusennadel 9 ist vorzugsweise in einem ersten Leckageraum 45 angeordnet. Der erste Leckageraum 45 st über eine Leckageleitung 46 mit einem relativ drucklosen Reservoir verbunden. In Hubrichtung zwischen dem Dusenraum 26 und dem ersten Steuerraum 34 ist ein zweiter Leckageraum 47 angeordnet, der ber wenigstens eine Bohrung 48 mit dem ersten Leckageraum 45 kommuniziert. In diesem zweiten Leckageraum 47 können Leckagen, die zwischen dem

Außenumfang der ersten Dusennadel 7 und der ersten Nadelfuhrung 6 entstehen, abgeführt werden.

Die zweite Dusennadel 9 ist mit Hilfe einer zweiten Feder 50 m Schließrichtung vorgespannt. Die zweite Feder 50 stutzt sich dabei einerseits am Dusenkorper 2 und andererseits an dem von den Spritzlochern 3, 4 entfernten Ende 23 der zweiten Dusennadel 9 ab. Die zweite Feder 50 ist somit im ersten Leckageraum 45 angeordnet. Desweiteren sind die Mitnehmerkonturen 19, 20 ebenfalls im ersten Leckageraum 45 positioniert.

Die Einspritzdüse 1 entsprechend der Ausfuhrungsform gemäß Fig. 1 arbeitet wie folgt:

Im Ausgangszustand gemäß Fig. 1 herrscht m den Steuerraumen 34 und 36 sowie im Kompensatorraum 30 der Hochdruck, der auch in der Zufuhrungsleitung 25 und im Dusenraum 26 herrscht.

Um eine Kraftstoffeinspritzung durch das wenigstens eine erste Spritzloch 3 zu ermöglichen, fuhrt der Aktorkolben 38 einen Hub durch, der das Volumen des zweiten Steuerraums 36 verringert. Die vom Aktorkolben 38 zum Offnen der Dusennadeln 7, 9 durchgeführte Hubbewegung ist in Fig. 1 durch einen Pfeil 67 symbolisiert. Durch diesen Offnungshub des Aktorkolbens 38 nimmt der Druck im zweiten Steuerraum 36 zu. Dieser Druck pflanzt sich über den Steuerkanal 35 in den ersten Steuerraum 34 fort. Folglich fuhrt der Ubersetzerkolben 28 einen

Offnungshub durch, wobei dieser die ersten Dusennadel 7 mitnimmt und/oder wobei die erste Dusennadel 7 durch ihre Druckstufe in Offnungsrichtung angetrieben ist und dem Ubersetzerkolben 28 folgt. Mit andern Worten, die an der Einheit aus erster Dusennadel 7 und Ubersetzerkolben 28 herrschende Kraftebilanz fuhrt zu einer in Offnungsrichtung wirksamen resultierenden Kraft. Das bedeutet, die erste Dusennadel 7 fuhrt eine Offnungsbewegung durch, bei der die erste Nadelspitze 10 vom ersten Dichtsitz 12 abhebt, so dass das wenigstens eine erste Spritzloch 3 mit dem

Dusenraum 26 verbunden ist und Kraftstoff in den Brennraum 5 oder Vormischraum 5 einspritzen kann.

Solange die Offnungsbewegung der ersten Dusennadel 7 kleiner ist als der Vorhub 24 bleibt die zweite Dusennadel 9 m ihrer Schließstellung. Sobald jedoch d e Offnungsbewegung der ersten Dusennadel 7 den Vorhub 24 erreicht, kommen die Mitnehmerkonturen 19, 20 in Kontakt bzw. in Eingriff.

Wenn für die erwünschte Kra tstoffeinspritzung das wenigstens eine erste Spritzloch 3 nicht ausreicht und zusatzliche eine Kraftstoffeinspritzung durch das wenigstens eine zweite Spritzloch 4 durchgef hrt werden soll, wird der Aktor zur Durchfuhrung einer weitergehenden Hubverstellung des Aktorkolbens 38 angesteuert. Bei einer über den Vorhub 24 hinausgehenden Offnungsbewegung der ersten Dusennadel 7 nimmt daher die erste Dusennadel 7 durch die Zwangskopplung der miteinander zusammenwirkenden Mitnehmerkonturen 19, 20 die zweite Dusennadel 9 mit, wodurch deren zweite Nadelspitze 15 vom zweiten Dichtsitz 16 abhebt. Bei geöffneter zweiter Dusennadel 9 kommuniziert dann auch das wenigstens eine zweite Spritzloch 4 mit dem Dusenraum 26 und kann dementsprechend Kraftstoff m den Raum 5 eindusen.

Da die zweite Dusennadel 9 keine Druckstufe besitzt, sind die von der ersten Dusennadel 7 zur Mitnahme der zweiten Dusennadel 9 aufzubringenden Kräfte vergleichsweise gering, da im wesentlichen nur die Schließkraft der zweiten Feder 50 überwunden werden muss.

Wenn der Einspritzvorgang beendet werden soll, wird der Aktor zum Zurückfahren des Aktorkolbens 38 angesteuert. Dadurch sinkt in den Steuerraumen 34 und 36 der Druck zumindest bis auf den Druck in der Zufuhrungsleitung 25 ab. Der Druck kann jedoch auch tiefer absinken, da auch das Einspeisventil 40 einen Druckabfall erzeugt. Sobald die Schließkrafte überwiegen, wird die erste Dusennadel 7 wieder in Schließrichtung angetrieben. Bei geschlossener erster Dusennadel 7 ist die zweite Dusennadel 9 an der zweiten Nadelspitze 15 drucklos, so dass spätestens dann die Schließkraft der zweiten Feder 50 auch die zweite Dusennadel 9 schließt. Beim erfmdungsgemaßen Emspritzventil 1 kann somit über den einstellbaren Hub des Aktorkolbens 38 der Hub der ersten Dusennadel 7 eingestellt werden. Über den Offnungshub der ersten Dusennadel 7 kann auch die zweiten Dusennadel 9 zum Offnen angesteuert werden. Die Betätigung der beiden Dusennadel 7, 9 kann somit mit nur einen einzigen Aktor realisiert werden, wodurch die erfmdungsgemaße Einspritzd se 1 besonders preiswert herstellbar ist.

In Fig. 2 in ein zweites Ausfuhrungsbeispiel der erf dungsgemaßen Einspritzdüse 1 dargestellt. Bezüglich Übereinstimmungen mit dem ersten Ausfuhrungsbeisp el hinsichtlich Bauteilen und Funktionen wird auf das betreffend Fig. 1 gesagte verwiesen, so dass im nachfolgenden lediglich die Unterschiede zur Aus uhrungsform gemäß Fig. 1 erläutert werden.

Entsprechend Fig. 2 wird auch bei dieser Ausfuhrungsform die erste Dusennadel 7 von einem Ubersetzerkolben 51 angetrieben, der einen Bestandteil der ersten Dusennadel 7 bilden kann oder zumindest mit dieser eine gemeinsam hubverstellbare Einheit bildet. Der Ubersetzerkolben 51 besitzt eine erste Flache 52, die in einem ersten Übersetzerraum 53 angeordnet und in diesem mit einem Druck beaufschlagbar ist. Die erste Flache 52 ist von der ersten Nadelspitze 10 abgewandt, so dass sie bei

Druckbeau schlagung m Schließrichtung der ersten Dusennadel 7 wirkt. Bei dieser Ausfuhrungsform ist der Ubersetzerkolben 51 mit einer ersten Feder 54 in Offnungsrichtung der ersten Dusennadel 7 vorgespannt. Die erste Feder 54 stutzt sich dabei einem außen am

Ubersetzerkolben 51 angeordneten zweiten Leckageraum 55 e enends am Dusenkorper 2 und anderenends an einer Stufe 56 am Ubersetzerkolben 51 ab. Der zweite Leckageraum 55 kommuniziert über wenigstens e ne Bohrung 57 mit dem innenliegenden ersten Leckageraum 45.

Der erste Ubersetzerraum 53 kommuniziert über einen Ubersetzerkanal 58 mit einem zweiten Ubersetzerraum 59. In diesem zweiten Ubersetzerraum 59 ist eine Ruckhubflache 60 eines Steuerkolbens 61 angeordnet und mit einem Druck beaufschlagbar. Die Ruckhubflache 60 ist dabei von den Spritzlochern 3, 4 abgewandt. Der Steuerkolben 61 weist außerdem eine Vorhubflache 62 auf, die den Spritzlochern 3, 4 zugewandt, in einem Steuerraum 63 angeordnet und mit einem Druck beaufschlagbar ist. Der Steuerraum 63 kommuniziert über eine Bohrung 64 mit der Zufuhrungsleitung 25. Durch die gewählte Anordnung trennt der Steuerkolben 61 den zweiten Ubersetzerraum 59 vom Steuerraum 63. Diese Trennung ist dabei so ausgeführt, dass radial zwischen dem Steuerkolben 61 und einer Steuerkolbenfuhrung 65 ein Drosselpfad 66 ausgebildet ist, über den der zweite Ubersetzerraum 59 mit dem Steuerraum 63 (gedrosselt) kommuniziert. Der Drosselpfad 66 ermöglicht bei statischen Zustanden oder bei relativ langsamen Bewegungen einen Druckausgleich zwischen dem Steuerraum 63 und dem zweiten Ubersetzerraum 59, so dass im zweiten Ubersetzerraum 59 und folglich auch im ersten Ubersetzerraum 53 der selbe Druck herrscht wie im Steuerraum 63, also wie n der Zufuhrungsleitung 25. Bei dynamischen Zustanden, also be relativ schnellen Hubbewegungen des Steuerkolbens 61 kann der Druckausgleich zwischen Steuerraum 63 und zweitem

Ubersetzerraum 59 ber den Drosselpfad 66 nicht schnell genug stattfinden, so dass der Steuerkolben 61 im zweiten Ubersetzerraum 59 relativ zum Steuerraum 63 Überdrucke und Unterdr cke erzeugen kann.

Die erf dungsgemaße Einspritzdüse 1 entsprechend der Ausfuhrungsform gemäß F g. 2 arbeitet wie folgt:

Im Ausgangszustand gemäß F g. 2 sind beide Dusennadeln 7, 9 geschlossen. Im ersten Ubersetzerraum 53, im zweiten

Ubersetzerraum 59 und im Steuerraum 63 herrscht derselbe Druck wie in der Zufuhrungsleitung 25. In diesem Zustand stellt sich an der ersten Dusennadel 7 eine in Schließrichtung wirkende resultierende Kraft ein. Die zweite Dusennadel 9 st im Bereich ihrer zweiten

Nadelspitze 15 relativ drucklos, so dass die Ruckstellkraft der zweiten Feder 50 relativ klein dimensioniert sein kann, um die zweite Dusennadel 9 zu schließen.

Wenn nun eine Einspritzung durch das wenigstens eine erste Emspritzloch 3 durchgeführt werden soll, wird ein entsprechender Aktor zur Durchfuhrung einer Hubbetatigung des Steuerkolbens 51 angesteuert. Diese Hubbewegung st Richtung der Spritzlocher 3, 4 orientiert, was wieder durch den Pfeil 67 angedeutet ist.

Bei dieser Bewegung vergrößert sich das Volumen des zweiten Ubersetzerraums 59, wodurch dort der Druck abfallt. Dieser Druckabfall pflanzt sich bis den ersten Ubersetzerraum 53 fort, wodurch sich die Kraftebilanz an der ersten Dusennadel 7 ändert. Sobald die in Offnungsrichtung wirksamen Kräfte der ersten Feder 54 und der Druckstufe der ersten Dusennadel 7 überwiegen, hebt die erste Dusennadel 7 vom ersten Dichtsitz 12 ab, so dass das wenigstens eine erste Spritzloch 3 mit dem Dusenraum 26 kommuniziert und dementsprechend Kraftstoff den Brennraum/Vormischraum 5 emdusen kann. Die Hubbewegung 67 des Steuerkolbens 61 ist dabei so dimensioniert, dass die Offnungsbewegung der ersten Dusennadel 7 nicht den Vorhub 24 übersteigt.

Falls eine zusätzliche Kraftsto feindusung über das wenigstens eine zweite Spritzloch 4 erwünscht ist, wird der Aktor so angesteuert, dass der Steuerkolben 61 eine weitergehende Hubbewegung ausfuhrt. Als Reaktion darauf hebt die erste Dusennadel 7 weiter vom ersten Dichtsitz 12 ab, so dass ihre Offnungsbewegung den vorbestimmten Vorhub 24 übersteigt. Dementsprechend kommen d e Mitnehmerkonturen 19, 20 miteinander m Eingriff, so dass die erste Dusennadel 7 bei ihrer weitergehenden Hubbewegung die zweite Dusennadel 9 mitnimmt. Durch die Mitnahmebewegung der zweiten Dusennadel 9 hebt diese vom zweiten Dichtsitz

16 ab, so dass auch das wenigstens eine zweite Spritzloch 4 mit dem Dusenraum 26 kommuniziert und dementsprechend Kraftstoff den Raum 5 emdusen kann.

Zum Beenden des Emsp itzvorgangs wird der Aktor so betätigt, dass der Steuerkolben 61 wieder zurückfahrt und dabei das Volumen des zweiten Ubersetzerraums 59 wieder verkleinert. Folglich steigt der Druck dort wieder etwa bis zu dem der Zufuhrungsleitung 25 herrschenden Druck an. Die Kraftebilanz an der zweiten Dusennadel 7 wird dadurch wieder geändert, so dass eine Schließkraft resultiert, welche die erste Dusennadel 7 schließt. Spätestens wenn die erste Dusennadel 7 geschlossen st, ändert sich auch an der zweiten Dusennadel 9 die Kraftebilanz dahingehend, dass die Schließkraft der zweiten Feder 50 überwiegt und auch die zweite Dusennadel 9 schließt.

Auch be dieser Ausfuhrungsform können die beiden Dusennadeln 7, 9 mit nur einem einzigen Aktuator gesteuert werden .

Des weiteren ist von besonderer Bedeutung, dass die zweite Dusennadel 9, keine Druckstufe besitzt, so dass sich die daran angreifende Kraftebilanz beim Offnen der ersten Dusennadel 7 nicht ändert. Desweiteren sind nur relativ kleine Schließkrafte erforderlich, um die zweite Dusennadel 9 in Ihre Schließstellung vorzuspannen und im Schließzustand zu halten.

In Fig. 3 ist ein drittes Ausfuhrungsbeispiel der erfmdungsgemaßen Einspritzdüse 1 dargestellt. Wegen der Übereinstimmungen mit den ersten beiden

Ausfuhrungsbe spielen hinsichtlich Bauteilen und Funktionen wird auf das betreffend der Fig. 1 und 2 gesagte verwiesen, so dass im nachfolgenden lediglich die Unterschiede erläutert werden.

Entsprechend Fig 3 st auch bei dieser Ausfuhrungsform zum Antrieb der ersten Dusennadel 7 ein Ubersetzerkolben 68 vorgesehen, der eine zusammen mit der ersten Dusennadel 7 gemeinsam hubverstellbare Einheit bildet. Der

Ubersetzerkolben 68 besitzt eine erste Flache 69, die m einem Steuerraum 70 angeordnet ist und dort einem Druck ausgesetzt werden kann. Die erste Flache 69 ist dabei von den Spritzlochern 3, 4 abgewandt, so dass sie bei einer Druckbeaufschlagung m Schließrichtung wirkt. Der Ubersetzerkolben 68 enthalt seinem Inneren eine

Kolbenfuhrung 71, in der ein Steuerkolben 72 hubverstellbar gelagert ist. Der Steuerkolben 72 ist dabei koaxial im Ubersetzerkolben 68 angeordnet. Der Steuerkolben 72 ist über eine Kopplungsstange 73 mit einem Aktor 74 gekoppelt, derart, dass der Aktor 74 über die Kopplungsstange 73 zumindest Druckkräfte auf den Steuerkolben 72 ausüben kann.

Der Steuerkolben 72 weist eine Steuerflache 75 auf, die ebenfalls im Ξteuerraum 70 angeordnet und mit einem Druck beaufschlagbar st. Desweiteren st der Steuerkolben 72 mittels einer ersten Feder 76 und mittels der zweiten Feder 51 m Richtung einer Verkleinerung des Volumens des Steuerraums 70 angetrieben. Die erste Feder 76 stutzt sich dabei zwischen dem Dusenkorper 2 und einem Kolben 77 ab, der mit dem Aktor 74 antπebsverbunden ist. Sofern die drucksteife Kopplung zwischen Aktor 74, Kopplungsstange 73 und Steuerkolben 72 auch Zugkräfte übertragen kann, bewirkt die erste Feder 76 direkt eine Vorspannung des Steuerkolbens 72 in Richtung einer Volumenverkleinerung m Steuerraum 70. Sofern jedoch die Kopplung zwischen Aktor

74, Kopplungsstange 73 und Steuerkolben 72 keine Zugkräfte übertragen kann, bewirkt die erste Feder 76 lediglich eine Ruckstellung des Aktors 74 und somit eine Druckentlastung des Steuerkolbens 72, wodurch die Vorspannung der zweiten Feder 51 starker in Richtung einer Volumenreduzierung im Steuerraum 70 wirken kann.

Be der hier gezeigten Ausfuhrungsform weist die Einspritzdüse 1 außerdem einen Befullungsraum 78 auf, der hier die Kopplungsstange 73 ringförmig umschließt. Dieser

Befullungsraum 78 kommuniziert über eine Bohrung 79 mit der Zufuhrungsleitung 25. Bezüglich der Hubrichtung st zwischen dem Befullungsraum 78 und dem Steuerraum 70 eine Kopplungsstangenfuhrung 80 vorgesehen, welche die Kopplungsstange 73 axial fuhrt. Der Steuerraum 70 wird aus dem Befullungsraum 78 gespeist. Zu diesem Zweck ist radial zwischen der Kopplungsstange 73 und der

Kopplungsstangenfuhrung 80 em Drosselpfad 81 ausgebildet, der den Steuerraum 70 mit dem Befullungsraum 78 kommunizierend, jedoch gedrosselt verbindet. In einem statischen Zustand bzw bei langsamen Bewegungen kann sich über den Drosselpfad 81 ein Druckausgleich zwischen dem Befullungsraum 78 und dem Steuerraum 70 einstellen, so dass im Steuerraum 70 derselbe Druck herrscht wie m der Zufuhrungsleitung 25 Bei schnellen, also dynamischen Bewegungen des Steuerkolbens 72 kann über den Drosselpfad 81 der Druck zwischen Befullungsraum 78 und Ξteuerraum 70 nicht schnell genug ausgeglichen werden, was zur Steuerung der Dusennadeln 7, 9 genutzt werden kann. Bei der Ausfuhrungsform gemäß Fig. 3 stutzt sich die zweite Feder 51 im Unterschied zu den Ausfuhrungsformen der Fig. 1 und 2 nicht direkt am Dusenkorper 2, sondern am Steuerkolben 72 ab. Dementsprechend bewirkt die zweite Feder 51 einerseits eine Vorspannung der zweiten Dusennadel 9 in deren Schließstellung und andererseits e ne

Vorspannung des Steuerkolbens 72 m Richtung einer Volumenreduzierung des Steuerraums 70. Jedoch sind auch bei der hier gezeigten Ausfuhrungsform d e zweite Feder 51 und die Mitnehmerkonturen 19, 20 im ersten Leckageraum 45 untergebracht. Der erste Leckageraum 45 kommuniziert über wenigstens eine Bohrung 82 mit einem zweiten Leckageraum 83. Bei dieser Ausfuhrungsform kommuniziert nicht der erste Leckageraum 45, sondern der zweite Leckageraum 83 über eine Leckageleitung 84 mit dem relativ drucklosen Reservoir. Die zweite Feder 51 stutzt sich dabei an einer Stutzseite 85 des Steuerkolbens 72 ab, die den Spritzlochern 3, 4 zugewandt und somit von der Steuerflache 75 abgewandt ist.

Die erfmdungsgemaße Einspritzd se 1 entsprechend der Ausfuhrungsform gemäß Fig. 3 arbeitet wie folgt:

In der Fig. 3 gezeigten Ausgangsstellung herrscht m Steuerraum 70 der selbe Druck wie n der Zufuhrungsleitung 25. Die Kraftebilanz an der ersten Dusennadel 7 st dabei so bemessen, dass e ne resultierende Kraft in Schließrichtung wirkt.

Wenn nun eine Einspritzung durch das wenigstens eine erste Spritzloch 3 durchgeführt werden soll, wird der Aktor 74 so betätigt, dass dieser entsprechend dem Pfeil 67 eine Hubbewegung durchfuhrt. Über die Kopplungsstange 73 wird der Hub des Aktors 74 in einen Hub des Steuerkolbens 72 übertragen. Der Hub des Steuerkolbens 72 bewirkt eme Verschiebung der Steuerflache 75, wodurch sich das Volumen des Steuerraums 70 vergrößert. Da diese Volumenanderung sehr schnell erfolgt, kann durch den Drosselpfad 81 nicht rasch genug Kraftstoff nachstromen, so dass im Steuerraum 70 em Unterdr ck entsteht. Der Druckabfall m Steuerraum 70 hat eine Änderung der Kraftebilanz an der ersten Dusennadel 7 zur Folge, derart, dass nunmehr die in Offnungsrichtung wirksamen Kräfte der Druckstufe der ersten Dusennadel 7 überwiegen. An der ersten Dusennadel 7 stellt s ch somit eine in Offnungsrichtung wirksame resultierende Kraft ein, so dass die erste Dusennadel 7 vom ersten Dichtsitz 12 abhebt. In der Folge kommuniziert das wenigstens eine erste Ξpritzloch 3 mit dem Dusenraum 26 und kann Kraftstoff in den Raum 5 emdusen. Solange die Kraftstoffeindusung nur durch das wenigstens eine erste Spritzloch 3 durchgeführt werden soll, erfolgt die Betätigung des Aktors 74 bzw. die Ansteuerung des Steuerkolbens 72 so, dass der Offnungshub der ersten Dusennadel 7 kleiner ist als der vorbestimmte Vorhub 24.

Wenn nun pro Zeiteinheit mehr Kraftstoff in den Raum 5 eingedust werden soll, kann es erforderlich sein, zusatzlich durch das wenigstens eine zweite Spritzloch 4 Brennstoff in den Brennraum 5 einzudusen. Um dies zu ermöglichen, wird der Aktor 74 zu einer weitergehenden Hubvestellung angesteuert, so dass auch der damit gekoppelte Steuerkolben 72 eine weitergehende Hubbewegung durchfuhrt. Dies hat zur Folge, dass die erste Dusennadel 7 noch weiter vom ersten Dichtsitz abhebt und den vorgegebenen Vorhub 24 überschreitet. Hierbei kommt es wieder zum gewünschten Zusammenwirken der beiden Mitnehmerkonturen 19, 20, so dass die über den Vorhub 24 hinausgehende Offnungshubbewegung der zweiten Dusennadel 7 die erste Dusennadel 9 mitnimmt. Dementsprechend hebt die zweite Dusennadel 9 vom zweiten Dichtsitz 16 ab, so dass m der Folge das wenigstens eine zweite Spritzloch 4 ebenfalls mit dem Dusenraum 26 kommuniziert und Kraftstoff in den Raum 5 emdusen kann.

Zum Beenden des Einspritzvorgangs wird der Aktor 74 zum Zurückstellen des Steuerkolbens 72 angesteuert, was durch die erste Feder 76 unterst tzt werden kann. Gleichzeitig unterstutzt auch die zweite Feder 51 die Ruckstellbewegung des Steuerkolbens 72. Die zweite Feder 51 treibt dabei gleichzeitig die zweite Dusennadel 9 in deren Schließstellung an.

Auch bei dieser Ausfuhrungsform kann mit nur einem einzigen Aktor 74 bedarfsabhangig nur die erste Dusennadel 7 oder zuerst die erste Dusennadel 7 und anschließend die zweiten Dusennadel 9 zum Offnen angesteuert werden.

Claims

Ansprüche

1. Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine, - mit einem Dusenkorper (2) , der wenigstens ein erstes

Spritzloch (3) und wenigstens ein zweites Spritzloch (4) aufweist,

- mit einer in einer ersten Nadelfuhrung (6) des Dusenkorpers (2) geführten, als Hohlnadel ausgebildeten ersten Dusennadel (7) ,

- mit einer koaxial zur ersten Dusennadel (7) angeordneten zweiten Dusennadel (9),

- wobei mit der ersten Dusennadel (7) die Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine erste Spritzloch (3) steuerbar ist,

- wobei mit der zweiten Dusennadel (9) die Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine zweite Spritzloch (4) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Dusennadel (7) eine erste

Mitnehmerkontur (19) ausgebildet ist, die beim Offnen der ersten Dusennadel (7) nach einem vorbestimmten Vorhub (24) mit einer an der zweiten Dusennadel (9) ausgebildeten zweiten Mitnehmerkontur (20) zusammenwirkt und bei einer ber den Vorhub (24) hinausgehenden Offnungsbewegung der ersten Dusennadel (7) die zweite Dusennadel (9) zum Öffnen mitnimmt.

2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerkonturen (19, 20) in einem im ersten Leckageraum (45) miteinander zusammenwirken.

3. Einspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dusennadel (9) keine Druckstufe besitzt.

4. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, - dass zum Antrieb der ersten Dusennadel (7) em

Ubersetzerkolben (28) vorgesehen ist, der in einem Kompensatorraum (30) eine bei Druckbeaufschlagung in Schließrichtung wirksame erste Flache (29) und in einem ersten Steuerraum (34 ) eine bei Druckbeaufschlagung in Offnungsrichtung wirksame zweite Flache (33) aufweist,

- dass der Kompensatorraum (30) m t einer Zufuhrungsleitung (25) kommuniziert, die den Spritzlochern (3, 4) unter Hochdruck stehenden Kraftstoff zufuhrt, - dass der erste Steuerraum (34) mit einem zweiten

Steuerraum (36) kommuniziert, in dem e Aktorkolben (38) eine dritte Flache (37) aufweist.

5. Emspr tzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

- dass der ubersetzerkolben (28) zusammen mit der ersten Nadel (7) eine gemeinsam hubverstellbare Einheit bildet,

- dass die erste Mitnehmerkontur (19) am Ubersetzerkolben (28) ausgebildet ist.

6. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb der ersten Dusennadel (7) em Ubersetzerkolben (51) vorgesehen ist, der in einem ersten Ubersetzerraum (53) eine bei Druckbeaufschlagung in

Schließrichtung wirksame erste Flache (52) aufweist und in einem zweiten Leckageraum (55) mit einer ersten Feder (54) in Offnungsrichtung vorgespannt ist.

7. Einspritzdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ubersetzerkolben (51) wenigstens eine Bohrung (57) aufweist, durch welche der zweite Leckageraum (55) mit dem ersten Leckageraum (45) kommuniziert.

8. Einspritzdüse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,

- dass em Steuerkolben (61) vorgesehen ist, der in einem Ξteuerraum (63) eine Vorhubflache (62) und in einem zweiten Ubersetzerraum (59) eine Ruckhubflache (60) aufweist,

- dass der Steuerraum (63) mit einer Zufuhrungsleitung (25) kommuniziert, die den Spritzlochern (3, 4) unter Hochdruck stehenden Kraftstoff zufuhrt,

- dass die Ruckhubflache (60) und die Vorhubflache (62) an gegenüberliegenden Seiten des Steuerkolbens (61) angeordnet sind,

- dass der Steuerkolben (61) den Steuerraum (63) vom zweiten Ubersetzerraum (59) trennt,

- dass der erste Ubersetzerraum (53) mit dem zweiten Ubersetzerraum (59) kommuniziert.

9. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (63) über einen Drosselpfad (66) mit dem zweiten Ubersetzerraum (59) kommuniziert.

10. Einspritzventil nach einem der Anspr che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

- dass zum Antrieb der ersten Dusennadel (7) ein Ubersetzerkolben (68) vorgesehen ist, der in einem Steuerraum (70) eine bei Druckbeaufschlagung in Schließrichtung wirksame erste Flache (69) aufweist,

- dass ein Ξteuerkolben (72) vorgesehen ist, der im Steuerraum (70) eine Steuerflache (75) aufweist und mittels eines Aktors (74) zur Vergrößerung des Volumens im Steuerraum (70) antreibbar ist.

11. Einspritzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (72) koaxial im Ubersetzerkolben (68) gef hrt st.

12. Einspritzventil nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, - dass der Ξteuerraum (70) aus einem Befullungsraum (78) gespeist ist, der mit einer Zufuhrungsleitung (25) kommuniziert, die den Spritzlochern (3, 4) unter Hochdruck stehenden Kraftstoff zufuhrt,

- dass der Ξteuerraum (70) über einen Drosselpfad (81) mit dem Befullungsraum (78) kommuniziert.

13. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dusennadel (9) mit einer zweiten Feder (50) in Schließrichtung vorgespannt ist, die sich einenends an der zweiten Dusennadel (9) und anderenends an einer von der Steuerflache (75) abgewandten Stutzseite (85) des Steuerkolbens (72) abstutzt.