WO2004111430A1 - Injector for internal combustion engines - Google Patents

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WO2004111430A1
WO2004111430A1 PCT/DE2004/000847 DE2004000847W WO2004111430A1 WO 2004111430 A1 WO2004111430 A1 WO 2004111430A1 DE 2004000847 W DE2004000847 W DE 2004000847W WO 2004111430 A1 WO2004111430 A1 WO 2004111430A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nozzle needle
nozzle
needle
control chamber
leakage
Prior art date
Application number
PCT/DE2004/000847
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Friedrich Boecking
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 EP04729038A priority Critical patent/EP1636481A1/en
Publication of WO2004111430A1 publication Critical patent/WO2004111430A1/en

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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
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F02M45/08—Injectors peculiar thereto
    • F02M45/086—Having more than one injection-valve controlling discharge orifices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/46—Valves, e.g. injectors, with concentric valve bodies

Definitions

  • the present invention relates to an injection nozzle for internal combustion engines with the features of the preamble of claim 1.
  • Such an injection nozzle is known for example from DE 100 58 153 Al and has a nozzle body on which at least one first spray hole and at least one second spray hole are formed.
  • a first nozzle needle designed as a hollow needle is guided in a first needle guide of the nozzle body, with which the injection of fuel through the at least one first spray hole can be controlled.
  • a second needle guide is formed, in which a second nozzle needle is arranged coaxially with the first nozzle needle, with which the injection of fuel through the at least one second spray hole can be controlled.
  • the second nozzle needle is drive-connected to a drive piston which, in a control chamber, has a control surface which is effective when pressure is applied in the closing direction.
  • the second nozzle needle has a pressure stage, ie a cross-sectional area of a second one formed between the second nozzle needle and the nozzle body
  • the valve seat is smaller than a cross-sectional area of the second needle guide formed in the first nozzle needle for guiding the second nozzle needle.
  • the injection nozzle according to the invention with the features of the independent claim has the advantage over the fact that a first control chamber provided for direct control of the first nozzle needle can be arranged coaxially in a high-pressure chamber and is only separated from it by a control chamber sleeve.
  • the high-pressure chamber and the first control chamber can thus be arranged relatively close to one another in the nozzle body without requiring an excessive amount of installation space in the radial direction.
  • the axial height of the nozzle body can be considerably reduced by this design.
  • the control chamber sleeve is prestressed in an opening direction of the first nozzle needle, as a result of which it comes into sealing contact with a boundary wall of the first control chamber formed on the nozzle body and opposite a first control surface of the first nozzle needle or a first drive piston coupled to it.
  • the control chamber sleeve can be biased in the opening direction of the first nozzle needle with a biasing spring which is supported on one end on the control chamber sleeve and on the other end on the first nozzle needle or on the first drive piston.
  • the pressure in the high-pressure chamber is the same as in the first control chamber, so that the tight contact between the control chamber sleeve and the sealing body is not important.
  • the first nozzle needle is opened, however, there is a reduced pressure in the first control chamber, so that a pressure difference between the high-pressure chamber and the first control chamber arises, which is to be sealed with the aid of the control chamber sleeve.
  • the proposed arrangement of the prestressing spring increases its prestressing force when the first nozzle needle is opened, with the result that the sealing effect of the control chamber sleeve lying against the nozzle body also increases.
  • the first needle guide can advantageously communicate with a first leakage space which is connected to a leakage line.
  • the leakage system has a leakage pressure that is usually lower than the smallest operating pressure in the fuel that occurs during the correct operation of the injection nozzle. This ensures that fuel - if at all - gets into the leakage system from the high-pressure system in all operating states, not the other way around.
  • a further development is particularly advantageous in which the first leakage space is delimited radially on the outside by a leakage space sleeve which defines the first leakage space separates from the high-pressure chamber, is guided on the first nozzle needle or on the first drive piston and is prestressed in the closing direction of the first nozzle needle.
  • a leakage space sleeve which defines the first leakage space separates from the high-pressure chamber, is guided on the first nozzle needle or on the first drive piston and is prestressed in the closing direction of the first nozzle needle.
  • the leakage space sleeve is prestressed in the closing direction of the first nozzle needle against a wall of the nozzle body which delimits the first leakage space in the closing direction.
  • the manufacturing effort for the construction of the nozzle body is considerably reduced.
  • FIG. 1 and 2 each show a greatly simplified principle - longitudinal section through an injection nozzle according to the invention, in different embodiments.
  • an injection nozzle 1 has a nozzle body 2 that is only partially shown.
  • the injection nozzle 1 is used to supply fuel to a cylinder of an internal combustion engine, particularly in a motor vehicle.
  • a nozzle tip 3 protrudes into a combustion chamber 4 or into a premixing chamber 4 of the respective cylinder, such that at least one first spray hole 5 and at least one second spray hole 6 inject fuel into the combustion chamber / premixing chamber 4 when the injection nozzle 1 is actuated accordingly can.
  • the injection nozzle 1 can have a plurality of first spray holes 5 and / or a plurality of second spray holes 6, which are then expediently each arranged in a ring, distributed in the circumferential direction along the nozzle tip 3.
  • the nozzle body 2 contains a first needle guide 7, in which a first nozzle needle 8 is mounted so as to be stroke-adjustable.
  • the first nozzle needle 8 is used to control the at least one first spray hole 5.
  • a first sealing seat 10 is formed between a first needle tip 9 of the first nozzle needle 8 facing the spray holes 5, 6 and the nozzle tip 3 at least one first spray hole 5 is arranged upstream of the at least one first spray hole 5.
  • the fuel supply to the spray holes 5, 6 takes place via a supply line 11 which is formed in the nozzle body 2, is supplied with fuel at high pressure on the inlet side and opens into a nozzle chamber 12 on the outlet side.
  • the supply line 11 can be supplied with fuel under high pressure
  • Supply line 11 can be connected to a high-pressure manifold, not shown here, which is fed by a high-pressure pump and to which the supply lines 11 of several injection nozzles 1 are connected (“common rail principle”). It is also possible to connect the supply line 11 directly to one to connect the corresponding high pressure pump.
  • the first nozzle needle 8 is designed as a hollow needle and contains a second needle guide 14, in which a second nozzle needle 15 is mounted in a stroke-adjustable manner coaxial with the first nozzle needle 8.
  • the second nozzle needle 15 is used to control the at least one second spray hole 6.
  • a second sealing seat 17 is formed, which is downstream of the at least one first spray hole 5 and upstream of the at least one second spray hole 6 is arranged.
  • the sealing seats 10, 17 each extend annularly and linearly in the circumferential direction.
  • both the at least one first spray hole 5 and the at least one second spray hole 6 are separated from the fuel supply.
  • ⁇ at least one first injection hole 5 communicates with the fuel supply, while this is closed off at least one second spray hole 6 from the fuel supply.
  • both nozzle needles 8, 15 are open, all spray holes 5, 6 communicate with the fuel supply.
  • the nozzle needles 8, 15 are actuated with the aid of hydraulic pressure forces acting on them for opening and closing.
  • An opening direction is the Nozzle needles 8, 15 symbolized by an arrow 18, while an arrow 19 represents the closing direction of the nozzle needles 8, 15.
  • the first nozzle needle 8 has a first pressure stage 20, which is arranged in the nozzle chamber 12 or in the annular chamber 13 and is therefore constantly subjected to high fuel pressure during operation of the injection nozzle 1.
  • the first pressure stage 20 faces the spray holes 5, 6, so that the pressure forces acting thereon act in the opening direction 18.
  • the first pressure stage 20 is realized in that a first sealing surface 21 in the first sealing seat 10 is selected to be smaller than a first guide surface 22 in the first needle guide 7.
  • a first control surface 23 is provided, which can basically be formed on the first nozzle needle 8.
  • the first control surface 23 is formed on a first drive piston 24, which is drive-coupled to the first nozzle needle 8. Since the first control surface 23 faces away from the spray holes 5, 6, it generates a pressure force which is effective in the closing direction 19 when pressure is applied.
  • the first drive piston 24 is supported directly on the first nozzle needle 8.
  • first drive piston 24 and the first nozzle needle 8 are permanently subjected to pressure forces which press the first drive piston 24 against the first nozzle needle 18, it is not absolutely necessary for the first nozzle needle 8 to be firmly connected to the first drive piston 24 is.
  • the individual components first nozzle needle 8, first drive piston 24
  • the components 8, 24 mentioned form a functional unit which is completely adjustable in terms of stroke.
  • the first drive piston 24 is fixedly connected to the first nozzle needle 8, in particular the first drive piston 24 and the first nozzle needle 8 can also be formed in one piece.
  • the first control surface 23 is arranged in a first control chamber 25 and can be pressurized there. Opposite the first control surface 23, the first control chamber 25 is delimited by a first wall 26 which faces the spray holes 5, 6 and is formed on the nozzle body 2. Radially inside is the first control chamber 25 through a cylindrical guide pin 27 of the nozzle body
  • the first control chamber 25 is delimited by a control chamber sleeve 29, which is mounted on the outside on the first drive piston 24 so as to be stroke-adjustable.
  • the control chamber sleeve 29 is by means of a biasing spring
  • the biasing spring 30 thus simultaneously serves to drive the first drive piston 24 and thus the first nozzle needle 8 in the closing direction 19 thereof.
  • the control chamber sleeve 29 separates the first control chamber 25 from a high-pressure chamber 32, which drives the drive piston 24 at its end remote from the spray holes 5, 6 encased in a ring.
  • the high-pressure chamber 32 is connected to the supply line 11, so that the high-pressure fuel prevails in the high-pressure chamber 32 during operation of the injection nozzle 1.
  • the feed line is 11 so arranged in the nozzle body 2 that it is virtually passed through the high-pressure chamber 32. Accordingly, the nozzle body 2 can be made relatively simple, as a result of which it can be produced inexpensively. Furthermore, due to this arrangement, the nozzle body 2 is comparatively small in the radial direction, and at the same time a relatively small overall height can also be achieved in the axial direction.
  • the first control chamber 25 communicates with the supply line 11 via a first inflow line 33, so that the high fuel pressure can be set in the first control chamber 25.
  • the first inflow line 33 is throttled and for this purpose can contain a first inflow throttle 34 which throttles the volume flow through the first inflow line 33.
  • the first control chamber 25 is also connected to a first connection 36 of a 3/3 valve 37 by means of a first drain line 35. According to its designation “3/3”, the 3/3 valve 37 has three connections, namely the first connection 36, a second connection 38 and a third connection 39, as well as three switching positions, which are explained further below.
  • the first drain line 35 is also throttled, which is achieved here by means of a first drain throttle 40.
  • the first inflow line 33 is throttled more than the first outflow line 35, which is achieved by appropriate dimensioning of the first inflow throttle 34 and the first outflow throttle 40.
  • the first drive piston 24 is mounted in the nozzle body 2 in a first drive piston guide 41 in a stroke-adjustable manner.
  • This first drive piston guide 41 and the first needle guide 7 communicate with a first leakage space 42, to which a leakage line 43 is connected.
  • the Leakage line 43 usually leads to a relatively unpressurized reservoir, in particular a fuel tank.
  • a pressure control valve (not shown here) can expediently be arranged in the leakage line 43, which ensures that a predetermined leakage pressure prevails in the leakage system 43.
  • This leakage pressure is selected such that it is certainly smaller than the smallest operating pressure for the fuel that occurs during the correct operation of the injection nozzle 1.
  • a leak from the high-pressure chamber 32 can reach the first leakage chamber 42 along the first drive piston guide 41, as can a leak from the nozzle chamber 12 along the first needle guide 7.
  • the leakage volume can then be discharged via the leakage line 43.
  • a second pressure stage 44 In order to introduce pressure forces effective in the opening direction 18 into the second nozzle needle 15, the latter is equipped with a second pressure stage 44.
  • the second pressure stage 44 is also arranged in the annular space 13, but in a section which is arranged downstream of the first sealing seat 10. This means that the second pressure stage 44 is only acted upon by the high fuel pressure when the first nozzle needle 8 is open.
  • a second sealing surface 45 in the second sealing seat 17 is selected to be smaller than a second guide surface 46 in the second needle guide 14.
  • a second control surface 47 is provided for introducing pressure forces acting in the closing direction 19 into the second nozzle needle 15.
  • the second control surface 47 can be arranged directly on the second nozzle needle 15 on a side facing away from the spray holes 5, 6.
  • the second control surface 47 is formed on a second drive piston 48, which is drive-coupled to the second nozzle needle 15.
  • the second control surface 47 is in a second control room
  • the second control chamber 49 arranged and pressurized there.
  • the second control chamber 49 communicates through a second inlet line 50 with the inlet line 11, here indirectly via the high-pressure chamber 32, to which the second inlet line
  • the second inflow line 50 is connected.
  • the second inflow line 50 is throttled, which is expedient by means of a second
  • the second inflow line 50 comprises an annular groove 52 which is formed radially on the inside of the first drive piston 24.
  • the second drive piston 48 is mounted in a second drive piston guide 53 in a stroke-adjustable manner in the first drive piston 24, which is designed as a hollow piston for this purpose.
  • the two drive pistons 24 and 48 like the two nozzle needles 8 ' , 15, are arranged coaxially one inside the other.
  • the second control chamber 49 is connected to the second connection 38 of the 3/3 valve 37 via a second drain line 54.
  • the second drain line 54 is throttled, which z. B. is achieved by means of a second discharge throttle 55.
  • the second inflow line 50 is throttled more than the second outflow line 54, which by appropriately dimensioning the second
  • Inlet throttle 51 and the second outlet throttle 55 is reached.
  • a second leakage space 56 is formed in the interior of the first drive piston 24, which surrounds the mutually facing end sections of the second nozzle needle 15 and the second drive piston 48 in a ring shape.
  • the second leakage space 56 takes up leakages that pass from the second control space 49 along the second drive piston guide 53 and, when the first nozzle needle 8 is open, from the annular space 13 along the second needle guide 14 into the second leakage space 56.
  • the first drive piston 24 contains at least one transverse bore 57 through which the two leakage spaces 42 and 56 communicate with one another. In this way, the second leakage space 56 is also connected to the leakage line 43 through the transverse bore 57 and the first leakage space 42.
  • the second leakage space 56 there is also a return spring 58, which is supported on the one hand via a step 59 formed on the first drive piston 24 on the first drive piston 24 and on the other hand via a disk 60 on a shoulder 61 formed on the second nozzle needle 15.
  • the return spring 58 thus drives the second nozzle needle 15 in its closing direction 19.
  • the disk 60 is designed to be permeable to leakage, which can be achieved by a corresponding radial play or by corresponding axial openings.
  • a relief line 62 is connected to the third connection 39 of the 3/3 valve 37, which can expediently be connected to the leakage line 43.
  • a check valve 63 here arranged, which blocks to the third terminal 39 and opens to the leakage line 43 against the force of a closing spring 64.
  • the 3/3 valve 37 here comprises a valve body 65 which interacts with a first valve seat 66 and with a second valve seat 67. Furthermore, the 3/3 valve 37 contains a spring 68, which drives the valve body 65 into the first valve seat 66.
  • the valve body 65 is drive-connected via a drive rod 69 to an actuator or actuator 70, which can in particular be designed as a piezo actuator.
  • the actuator 70 can drive the valve body 65 in accordance with a double arrow for performing actuating strokes 71.
  • the control chamber sleeve 29 is tapered at its end 72 modified from the spray holes 5, 6. This results in an increased contact force in the contact zone between the control chamber sleeve 29 and the first wall 26, which increases the sealing effect of the control chamber sleeve 29 for sealing the high-pressure chamber 32 with respect to the first control chamber 25.
  • the pointed end 72 is formed in that the control chamber sleeve 29 is beveled conically on the radially outside.
  • the control chamber sleeve 29 thus has a chamfer 73 at its pointed end 72, which is exposed to the high pressure chamber 32. Due to the selected shape of the control chamber sleeve 29, the supply line 11 can be brought relatively close to the high pressure chamber (32) in relation to the radial direction of the first control chamber 25.
  • the nozzle body 2 can thus be extremely compact in the radial direction.
  • the embodiment of the injection valve 1 according to the invention shown in FIG. 1 works as follows: In the initial state shown in FIG. 1, both nozzle needles 8, 15 are closed, so that the first nozzle needle 8 sits in the first sealing seat 10, while the second nozzle needle 15 sits in the second sealing seat 17.
  • the 3/3 valve 37 assumes its first switching position shown here, in which the valve body 65 is seated in its first valve seat 66. Accordingly, the third port 39 is blocked, while the first port 36 communicates with the second port 38, since the valve body 65 is lifted from its second valve seat 67.
  • the communicating connection of the first connection 36 to the second connection 38 is not absolutely necessary for the function of the 3/3 valve 37 or for the control of the nozzle needles 8, 15. (???)
  • the high fuel pressure is established in the first control chamber 25 via the first inflow line 33. Likewise, the high fuel pressure is established in the second control chamber 49 via the second inflow line 50.
  • the first nozzle needle 8 In order to carry out fuel injection through the at least one first spray hole 5, the first nozzle needle 8 must be opened.
  • the actuator 70 is actuated to adjust the stroke of the valve body 65.
  • a second switching position of the 3/3 valve 37 is set. In this second switching position, the valve body 65 is seated in its second valve seat 67, while it is lifted off its first valve seat 66. Accordingly communicates in the second switching position, the first connection 36 with the third connection 39. This means that fuel can now flow out of the first control chamber 25 through the expansion line 62 via the expansion line 62. At the same time, fuel flows into the control chamber 25 via the first inflow line 33.
  • first inflow line 33 is throttled more than the first outflow line 35, more fuel flows out of the first control chamber 25 than can continue to flow. Accordingly, there is a pressure drop in the first control chamber 25. This pressure drop changes the effective force balance on the unit formed by the first drive piston 24 and the first nozzle needle 8 in such a way that a resulting force now acts in the opening direction. Consequently, the first nozzle needle 8 lifts off its first sealing seat 10 and the at least one first spray hole 5 can be supplied with the high-pressure fuel. As a result, fuel is injected into the combustion chamber 4 through the at least one first spray hole 5.
  • the actuator 70 is actuated to return the valve body 5 to the first switching position.
  • High fuel pressure can then build up again in the first ' control chamber 25 via the first inflow line 33, since no more fuel flows out of the first control chamber 25 via the first outflow line 35 in the first switching position of the 3/3 valve 37.
  • the balance of forces is changed again to generate a resultant force acting in the closing direction 19.
  • the biasing spring 30 supports the closing movement of the first drive piston 24 or the first nozzle needle 8.
  • the two nozzle needles 8, 15 can be opened conventionally one after the other, so that initially only the first nozzle needle 8 is opened and then also the second nozzle needle 15.
  • the two nozzle needles 8, 15 can also be opened virtually simultaneously with the injection nozzle 1 according to the invention become.
  • the procedure for opening the outer nozzle needle 8 is as above, in which the second switching position is set on the 3/3 valve 37.
  • the fuel high pressure is essentially present at the second pressure stage 44 of the first nozzle needle 15. Nevertheless, in the balance of forces on the common stroke-adjustable unit comprising the second nozzle needle 15 and the second drive piston 48, the pressure and spring forces effective in the closing direction 19 predominate.
  • the second nozzle needle 15 can now be opened in that the 3/3 valve 37 is adjusted to its third switching position by a corresponding actuation of the actuator 70.
  • the valve body 65 In the third switching position, the valve body 65 is located between the two valve seats 66, 67, so that the valve body 65 is lifted off both valve seats 66, 67.
  • both the first connection 36 and the second connection 38 are thus connected to the third connection 39.
  • Fuel can thus flow out of the second control chamber 49 into the expansion line 62 via the second drain line 54.
  • the second. inflow line 50 fuel into the second control chamber 49. Due to the selected dimensioning of the second throttles 51, 55, the fuel can flow out of the second control chamber 49 faster than it can flow.
  • both nozzle needles 8, 15 are to be opened quasi in parallel, that is to say almost simultaneously, the 3/3 valve 37 can be adjusted from its first switching position directly into its third switching position by a corresponding actuation of the actuator 70, as a result of which As a result, the pressure in the first control chamber 25 and the pressure in the second control chamber 49 drop simultaneously. As soon as the first nozzle needle 8 then lifts off its first sealing seat 10, there is essentially high fuel pressure at the second pressure stage 44 of the second nozzle needle 15, so that the second nozzle needle 15 can then also open immediately.
  • both nozzle needles 8, 15 can be closed simultaneously.
  • the actuator 70 is controlled in such a way that it adjusts the 3/3 valve 37 directly into its first switching position.
  • the fuel outflow from the control rooms 25, 49 through the end lines 35, 54 is thereby stopped, so that the pressure in the control rooms 25, 49 rises again to the high-pressure fuel via the inflow lines 33, 50.
  • the force balances for the nozzle needles 8, 15 are reversed in such a way that the resultant forces acting in the closing direction 19 now arise on both nozzle needles 8, 15.
  • both nozzle needles 8, 15 can enter their sealing seats 10, 17 virtually simultaneously.
  • the pressure effective in the opening direction collapses at the second pressure stage 44, so that the second nozzle needle 15 also closes automatically at the latest then.
  • the actuator 70 is first actuated in such a way that it switches the 3/3 valve 37 from the third switching position into its second switching position, so that the fuel outflow from the second control chamber 49 through the second Drain line 54 is blocked. Accordingly, fuel flows in via the second inflow line 50, so that the high fuel pressure is restored in the second control chamber 49. As a result, the balance of forces for the second nozzle needle 15 is reversed, so that a resulting force arises in the closing direction 19. The second nozzle needle 15 then moves into its second sealing seat 17. The at least one second spray hole 6 is thus separated from the fuel supply, while the at least a first spray hole 5 still takes place fuel injection into the combustion chamber 4. By switching the 3/3 valve 37 back into its third switching position, the second nozzle needle 15 can be opened again.
  • the first nozzle needle 8 To close the first nozzle needle 8 and the switching of the 3/3-valve 37 in the first switching position and the fuel discharge from the first control chamber 25 by 'the first discharge line 35 is now stopped, so that the inflowing through the first inlet duct 33 fuel in first control chamber 25 increases the pressure up to the high fuel pressure. As a result, the balance of forces is also reversed for the first nozzle needle 8, so that a resultant effective in the closing direction 19 is produced. Accordingly, the first nozzle needle 8 also moves into the first sealing seat 10. Then the at least one first spray hole 5 is also separated from the fuel supply.
  • the injection nozzle 1 according to the invention is distinguished by a comparatively simple construction and enables direct control of the two nozzle needles 8, 15, the second nozzle needle 15 being able to be opened and closed independently when the nozzle needle 8 is open.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of the injection nozzle 1 according to the invention, reference being made to what has been said regarding FIG. 1 with regard to components and functions because of the correspondences with the first exemplary embodiment according to FIG. 1 and only the differences are explained below.
  • the first leakage space 42 is delimited radially on the outside by a leakage space sleeve 74.
  • the leakage space sleeve 74 is in the Closure direction 19 of the first nozzle needle 8 biased.
  • the leakage space sleeve 74 comes to bear axially on a second wall 75 of the nozzle body 2, which delimits the first leakage space 42 on a side facing the spray holes 5, 6.
  • the leakage space sleeve 74 is also mounted on the first drive piston 24 so as to be stroke-adjustable radially on the outside.
  • the axial prestressing of the leakage space sleeve 74 is achieved in the embodiment according to FIG.
  • the biasing spring 30 is supported on the one hand on the control chamber sleeve 29 and on the other hand on the leakage sleeve 74.
  • the biasing forces of the sleeves 29, 74 are constant and in particular independent of the relative position of the first drive piston 24.
  • the leakage space sleeve 74 is also tapered at its end 76 preceding in the pretensioning direction, that is to say here in the closing direction 19, a conical shape also being selected here which produces a chamfer 77 radially on the outside.
  • the pointed end 76 also causes an increase in the contact pressure and thus the sealing effect in the contact zone between the leakage space sleeve 74 and the second wall 75.
  • the special design of the tip 76 by means of the chamfer 77 also enables a construction in which the supply line 11 on the Spray holes 5, 6 facing the side of the high-pressure chamber 32 can be brought relatively close to the first leakage chamber 42 in relation to the radial direction to the high-pressure chamber 32. Accordingly, a construction that is relatively compact in the radial direction is also supported here.
  • the leakage line 43 is connected to the second leakage space 56, so that the first Leakage space 42 is connected to the leakage line 43 through the transverse bores 57 and through the second leakage space 56.
  • the return spring 58 is arranged here in the second leakage space 56 and, unlike in the variant according to FIG. 1, is supported on the one hand on the guide pin 27, which has a corresponding step 78 for this purpose, and on the other hand directly on the first nozzle needle 8. Accordingly, the return spring 58 is used here to reset the first nozzle needle 8 and not, as in the embodiment according to FIG. 1, to reset the second nozzle needle 15.
  • a spring for resetting the second nozzle needle 15 can be dispensed with here, since when the first nozzle needle is closed 8, no hydraulic pressure can act on the second pressure stage 44 in the opening direction 18, so that the balance of forces on the second nozzle needle 15 always produces a force that effectively results in the closing direction 19 and is sufficient to close the second nozzle needle 15.
  • the injection nozzle 1 according to the second embodiment shown in FIG. 2 operates in the same way as the embodiment shown in FIG. 1, so that what is said there can be referred to in terms of the mode of operation ,

Abstract

The invention relates to an injector (1) for an internal combustion engine, said injector comprising first and second injection holes (5, 6) in the injector body, which can be controlled by means of a first injector needle (8) and a second injector needle (15) coaxially guided therein. In order to enable a compact construction for said injector (1), a first control chamber (25) is provided, said chamber being radially delimited on the outside by a control chamber bushing (29) separating the first control chamber (25) from a high pressure chamber (32), being guided in a first drive piston (24) that is drivingly coupled to the first injector needle (8) and being prestressed in the direction of opening (19) of the first injector needle (8), wherein the high pressure chamber (32) communicates with a supply line (11) which delivers high-pressurized fuel to the injection holes (5, 6).

Description

Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen Injection nozzle for internal combustion engines
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The present invention relates to an injection nozzle for internal combustion engines with the features of the preamble of claim 1.
Eine derartige Einspritzdüse ist beispielsweise aus der DE 100 58 153 Al bekannt und besitzt einen Düsenkörper, an dem wenigstens ein erstes Spritzloch sowie wenigstens ein zweites Spritzloch ausgebildet sind. In einer ersten Nadelführung des Düsenkörpers ist eine als Hohlnadel ausgebildete erste Düsennadel geführt, mit der die Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine erste Spritzloch steuerbar ist. In der ersten Düsennadel ist eine zweite Nadelführung ausgebildet, in der koaxial zur ersten Düsennadel eine zweite Düsennadel angeordnet ist, mit der die Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine zweite Spritzloch steuerbar ist. Bei der bekannten Einspritzdüse ist die zweite Düsennadel mit einem Antriebskolben antriebsverbunden, der in einem Steuerraum eine bei Druckbeaufschlagung in Schließrichtung wirksame Steuerfläche aufweist. Die zweite Düsennadel besitzt eine Druckstufe, d.h. eine Querschnittsflache eines zwischen zweiter Düsennadel und Düsenkörper ausgebildeten zweiten Ventilsitzes ist kleiner als eine Querschnittsflache der in der ersten Düsennadel zur Führung der zweiten Düsennadel ausgebildeten zweiten Nadelführung. Bei geöffneter erster Düsennadel wird die Druckstufe der zweiten Düsennadel mit Druck beaufschlagt, wobei die Druckstufe der zweiten Düsennadel in Öffnungsrichtung wirkt. Wenn bei geöffneter erster Düsennadel zusätzlich auch die zweite Düsennadel geöffnet werden soll, kann im Steuerraum der Druck abgesenkt werden, so dass die Öffnungskraft an der Druckstufe der zweiten Düsennadel überwiegt. Der zur Betätigung der zweiten Düsennadel erforderliche Aufwand ist hierbei relativ groß. Bei der bekannten Einspritzdüse baut der Düsenkörper bezüglich der Hubrichtung der Düsennadeln außerdem relativ groß, was bei bestimmten Anwendungsformen nachteilig sein kann.Such an injection nozzle is known for example from DE 100 58 153 Al and has a nozzle body on which at least one first spray hole and at least one second spray hole are formed. A first nozzle needle designed as a hollow needle is guided in a first needle guide of the nozzle body, with which the injection of fuel through the at least one first spray hole can be controlled. In the first nozzle needle, a second needle guide is formed, in which a second nozzle needle is arranged coaxially with the first nozzle needle, with which the injection of fuel through the at least one second spray hole can be controlled. In the known injection nozzle, the second nozzle needle is drive-connected to a drive piston which, in a control chamber, has a control surface which is effective when pressure is applied in the closing direction. The second nozzle needle has a pressure stage, ie a cross-sectional area of a second one formed between the second nozzle needle and the nozzle body The valve seat is smaller than a cross-sectional area of the second needle guide formed in the first nozzle needle for guiding the second nozzle needle. When the first nozzle needle is open, the pressure stage of the second nozzle needle is pressurized, the pressure stage of the second nozzle needle acting in the opening direction. If the second nozzle needle is also to be opened when the first nozzle needle is open, the pressure in the control chamber can be reduced so that the opening force at the pressure stage of the second nozzle needle predominates. The effort required to actuate the second nozzle needle is relatively large. In the known injection nozzle, the nozzle body also builds relatively large with respect to the stroke direction of the nozzle needles, which can be disadvantageous in certain application forms.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Einspritzdüse mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat dem gegenüber den Vorteil, dass ein zur direkten Ansteuerung der ersten Düsennadel vorgesehener erster Steuerraum koaxial in einen Hochdruckraum angeordnet werden kann und von diesem lediglich durch eine Steuerraumhülse abgetrennt ist. Hochdruckraum und erster Steuerraum können somit relativ dicht nebeneinander im Düsenkörper angeordnet werden, ohne dass dazu übermäßig viel Bauraum in radialer Richtung benötigt wird. Gleichzeitig kann durch diese Bauweise die axiale Bauhöhe des Düsenkörpers erheblich reduziert werden. Die Steuerraumhülse ist dabei in einer Öffnungsrichtung der ersten Düsennadel vorgespannt, wodurch sie inbesondere an einer am Düsenkörper ausgebildeten Begrenzungswand des ersten Steuerraums, die einer ersten Steuerfläche der ersten Düsennadel bzw. eines damit antriebsgekoppelten ersten Antriegbskolbens gegenüberliegt, dichtend zur Anlage kommt. Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Steuerraumhülse mit einer Vorspannfeder, die sich einenends an der Steuerraumhülse und andernends an der ersten Düsennadel oder am ersten Antriebskolben abstützt, in Öffnungsrichtung der ersten Düsennadel vorgespannt sein. Bei dieser Bauweise hängt die Vorspannung, mit welcher die Steuerraumhülse dichtend am Düsenkörper zur Anlage kommt, von der Relativlage der ersten Düsennadel ab. Bei geschlossener erster Düsennadel herrscht im Hochdruckraum derselbe Druck wie im ersten Steuerraum, so dass es auf die dichte Anlage der Steuerraumhülse an Dichtkörper nicht ankommt. Beim Öffnen der ersten Düsennadel herrscht im ersten Steuerraum jedoch ein reduzierter Druck, so dass eine Druckdifferenz zwischen Hochdruckraum und erstem Steuerraum entsteht, die mit Hilfe der Steuerraumhülse abgedichtet werden soll. Durch die vorgeschlagene Anordnung der Vorspannfeder wird deren Vorspannkraft beim- Öffnen der ersten Düsennadel vergrößert, mit der Folge, dass sich auch die Dichtwirkung der am Düsenkörper anliegenden Steuerraumhülse erhöht.The injection nozzle according to the invention with the features of the independent claim has the advantage over the fact that a first control chamber provided for direct control of the first nozzle needle can be arranged coaxially in a high-pressure chamber and is only separated from it by a control chamber sleeve. The high-pressure chamber and the first control chamber can thus be arranged relatively close to one another in the nozzle body without requiring an excessive amount of installation space in the radial direction. At the same time, the axial height of the nozzle body can be considerably reduced by this design. The control chamber sleeve is prestressed in an opening direction of the first nozzle needle, as a result of which it comes into sealing contact with a boundary wall of the first control chamber formed on the nozzle body and opposite a first control surface of the first nozzle needle or a first drive piston coupled to it. According to an advantageous development, the control chamber sleeve can be biased in the opening direction of the first nozzle needle with a biasing spring which is supported on one end on the control chamber sleeve and on the other end on the first nozzle needle or on the first drive piston. With this type of construction, the pretension with which the control chamber sleeve comes to bear sealingly on the nozzle body depends on the relative position of the first nozzle needle. When the first nozzle needle is closed, the pressure in the high-pressure chamber is the same as in the first control chamber, so that the tight contact between the control chamber sleeve and the sealing body is not important. When the first nozzle needle is opened, however, there is a reduced pressure in the first control chamber, so that a pressure difference between the high-pressure chamber and the first control chamber arises, which is to be sealed with the aid of the control chamber sleeve. The proposed arrangement of the prestressing spring increases its prestressing force when the first nozzle needle is opened, with the result that the sealing effect of the control chamber sleeve lying against the nozzle body also increases.
Vorteilhafterweise kann die erste Nadelführung mit einem ersten Leckageraum kommunizieren, der an eine Leckageleitung angeschlossen ist. Im Leckagesystem herrscht ein Leckagedruck, der üblicherweise niedriger ist als der kleinste, im ordnungsgemäßen Betrieb der Einspritzdüse auftretende Betriebsdruck im Kraftstoff. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass in allen Betriebszuständen Kraftstoff - wenn überhaupt - vom Hochdrucksystem in das Leckagesystem gelangt, jedenfalls nicht umgekehrt.The first needle guide can advantageously communicate with a first leakage space which is connected to a leakage line. The leakage system has a leakage pressure that is usually lower than the smallest operating pressure in the fuel that occurs during the correct operation of the injection nozzle. This ensures that fuel - if at all - gets into the leakage system from the high-pressure system in all operating states, not the other way around.
Von besonderem Vorteil ist nun eine Weiterbildung, bei welcher der erste Leckageraum radial außen durch eine Leckageraumhülse begrenzt ist, die den ersten Leckageraum vom Hochdruckraum trennt, an der ersten Düsennadel oder am ersten Antriebskolben geführt ist und in Schließrichtung der ersten Düsennadel vorgespannt ist. Durch diese Bauweise ist es möglich, auch den ersten Leckageraum und den Hochdruckraum konzentrisch ineinander anzuordnen, wodurch axialer Bauraum gespart wird. Der Aufbau ist dabei relativ einfach, da die Leckageraumhülse den Hochdruckraum gegenüber dem ersten Leckageraum aufgrund ihrer Vorspannung abdichtet. Die Leckageraumhülse ist zu diesem Zweck in der Schließrichtung der ersten Düsennadel gegen eine Wand des Düsenkörpers vorgespannt, die den ersten Leckageraum in der Schließrichtung begrenzt. Der Herstellungsaufwand zum Aufbau des Düsenkörpers wird dadurch erheblich reduziert.A further development is particularly advantageous in which the first leakage space is delimited radially on the outside by a leakage space sleeve which defines the first leakage space separates from the high-pressure chamber, is guided on the first nozzle needle or on the first drive piston and is prestressed in the closing direction of the first nozzle needle. With this design, it is also possible to arrange the first leakage space and the high-pressure space concentrically one inside the other, thereby saving axial installation space. The construction is relatively simple since the leakage space sleeve seals the high-pressure space from the first leakage space due to its preload. For this purpose, the leakage space sleeve is prestressed in the closing direction of the first nozzle needle against a wall of the nozzle body which delimits the first leakage space in the closing direction. The manufacturing effort for the construction of the nozzle body is considerably reduced.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Einspritzdüse ergeben sich aus den ünteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the injection nozzle according to the invention result from the subordinate claims, from the drawings and from the associated description of the figures with reference to the drawings.
Zeichnungendrawings
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einspritzdüse sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen. Es zeigen, jeweils schematisch:Embodiments of the injection nozzle according to the invention are shown in the drawings and are explained in more detail below, the same reference numerals referring to the same or similar or functionally identical components. Each shows schematically:
Fig. 1 und 2 jeweils einen stark vereinfachten Prinzip- Längsschnitt durch eine Einspritzdüse nach der Erfindung, bei unterschiedlichen Ausführungsformen .1 and 2 each show a greatly simplified principle - longitudinal section through an injection nozzle according to the invention, in different embodiments.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Entsprechend Fig. 1 besitzt eine erfindungsgemäße Einspritzdüse 1 einen nur teilweise dargestellten Düsenkörper 2. Die Einspritzdüse 1 dient zur Kraftstoffversorgung eines Zylinders einer Brennkraftmaschine-, insbesondere in einem Kraftfahrzeug. Im montierten Zustand ragt eine Düsenspitze 3 in einen Brennraum 4 oder in einen Vormischraum 4 des jeweiligen Zylinders hinein, derart, dass wenigstens ein erstes Spritzloch 5 und wenigstens ein zweites Spritzloch 6 bei einer entsprechenden Betätigung der Einspritzdüse 1 Kraftstoff in den Brennraum/Vormischraum 4 eindüsen können. Es ist klar, dass die Einspritzdüse 1 mehrere erste Spritzlöcher 5 und/oder mehrere zweite Spritzlöcher 6 aufweisen kann, die dann zweckmäßig jeweils ringförmig, in Umfangsrichtung entlang der Düsenspitze 3 verteilt angeordnet sind.Description of the embodiments 1, an injection nozzle 1 according to the invention has a nozzle body 2 that is only partially shown. The injection nozzle 1 is used to supply fuel to a cylinder of an internal combustion engine, particularly in a motor vehicle. In the assembled state, a nozzle tip 3 protrudes into a combustion chamber 4 or into a premixing chamber 4 of the respective cylinder, such that at least one first spray hole 5 and at least one second spray hole 6 inject fuel into the combustion chamber / premixing chamber 4 when the injection nozzle 1 is actuated accordingly can. It is clear that the injection nozzle 1 can have a plurality of first spray holes 5 and / or a plurality of second spray holes 6, which are then expediently each arranged in a ring, distributed in the circumferential direction along the nozzle tip 3.
Der Düsenkörper 2 enthält eine erste Nadelführung 7, in der eine erste Düseτmadel 8 hubverstellbar gelagert ist. Die erste Düsennadel 8 dient zur Steuerung des wenigstens einen ersten Spritzlochs 5. Zu diesem Zweck ist zwischen einer den Spritzlöchern 5, 6 zugewandten ersten Nadelspitze 9 der ersten Düsennadel 8 und der Düsenspitze 3 ein erster Dichtsitz 10 ausgebildet, der bezüglich einer Kraftstoff- versorgung des wenigstens einen ersten Spritzlochs 5 stromauf des wenigstens einen ersten Spritzlochs 5 angeordnet ist.The nozzle body 2 contains a first needle guide 7, in which a first nozzle needle 8 is mounted so as to be stroke-adjustable. The first nozzle needle 8 is used to control the at least one first spray hole 5. For this purpose, a first sealing seat 10 is formed between a first needle tip 9 of the first nozzle needle 8 facing the spray holes 5, 6 and the nozzle tip 3 at least one first spray hole 5 is arranged upstream of the at least one first spray hole 5.
Die Kraftstoffversorgung der Spritzlöcher 5 , 6 erfolgt über eine Zuführungsleitung 11, die im Düsenkörper 2 ausgebildet ist, eingangsseitig mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt wird und ausgangsseitig in einen Düsenraum 12 einmündet. Vom Düsenraum 12 führt ein radial zwischen erster Düsennadel 8 und Düsenkörper 2 ausgebildeter Ringraum 13 zu den Spritzlöchern 5, 6. Zur Versorgung der Zuführungsleitung 11 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff kann die Zuführungsleitung 11 an eine hier nicht gezeigte Hochdrucksammelleitung angeschlossen sein, die von einer Hochdruckpumpe gespeist wird und an welche die Zuführungsleitungen 11 von mehreren Einspritzdüsen 1 angeschlossen sind ( „Common-Rail-Prinzip" ). Ebenso ist es möglich, die Zuführungsleitung 11 direkt an eine entsprechende Hochdruckpumpe anzuschließen.The fuel supply to the spray holes 5, 6 takes place via a supply line 11 which is formed in the nozzle body 2, is supplied with fuel at high pressure on the inlet side and opens into a nozzle chamber 12 on the outlet side. An annular space 13, which is formed radially between the first nozzle needle 8 and the nozzle body 2, leads from the nozzle space 12 to the spray holes 5, 6. The supply line 11 can be supplied with fuel under high pressure Supply line 11 can be connected to a high-pressure manifold, not shown here, which is fed by a high-pressure pump and to which the supply lines 11 of several injection nozzles 1 are connected (“common rail principle”). It is also possible to connect the supply line 11 directly to one to connect the corresponding high pressure pump.
Die erste Düsennadel 8 ist als Hohlnadel ausgebildet und enthält eine zweite Nadelführung 14, in welcher eine zweite Düsennadel 15 koaxial zur ersten Düsennadel 8 hubverstellbar gelagert ist. Die zweite Düsennadel 15 dient zur Steuerung des wenigstens einen zweiten Spritzlochs 6. Hierzu ist zwischen einer den Spritzlöchern 5, 6 zugewandten zweiten Nadelspitze 16 und der Düsenspitze 3 ein zweiter Dichtsitz 17 ausgebildet, der stromab des wenigstens einen ersten Spritzlochs 5 und stromauf des wenigstens einen zweiten Spritzlochs 6 angeordnet ist. Die Dichtsitze 10, 17 erstrecken sich jeweils in Umfangsrichtung ringförmig und linienförmig .The first nozzle needle 8 is designed as a hollow needle and contains a second needle guide 14, in which a second nozzle needle 15 is mounted in a stroke-adjustable manner coaxial with the first nozzle needle 8. The second nozzle needle 15 is used to control the at least one second spray hole 6. For this purpose, between a second needle tip 16 facing the spray holes 5, 6 and the nozzle tip 3, a second sealing seat 17 is formed, which is downstream of the at least one first spray hole 5 and upstream of the at least one second spray hole 6 is arranged. The sealing seats 10, 17 each extend annularly and linearly in the circumferential direction.
Bei geschlossener erster Düsennadel 8 sind sowohl das wenigstens eine erste Spritzloch 5 als auch das wenigstens eine zweite Spritzloch 6 von der KraftstoffZuführung abgetrennt. Bei geöffneter erster Düsennadel 8 und geschlossener zweiter Düsennadel 15 kommuniziert das ■wenigstens eine erste Spritzloch 5 mit der Kraftstoff- Versorgung, während das wenigstens eine zweite Spritzloch 6 von der KraftstoffZuführung abgesperrt ist. Wenn beide Düsennadeln 8, 15 geöffnet sind, kommunizieren alle Spritzlöcher 5, 6 mit der KraftstoffVersorgung.When the first nozzle needle 8 is closed, both the at least one first spray hole 5 and the at least one second spray hole 6 are separated from the fuel supply. With open the first nozzle needle 8 and a closed second nozzle needle 15, ■ at least one first injection hole 5 communicates with the fuel supply, while this is closed off at least one second spray hole 6 from the fuel supply. When both nozzle needles 8, 15 are open, all spray holes 5, 6 communicate with the fuel supply.
Die Düsennadeln 8, 15 werden mit Hilfe von daran angreifenden hydraulischen Druckkräften zum Öffnen und Schließen betätigt. Dabei ist eine Öffnungsrichtung der Düsennadeln 8, 15 durch einen Pfeil 18 symbolisiert, während ein Pfeil 19 die Schließrichtung der Düsennadeln 8, 15 repräsentiert. Bei der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform besitzt die erste Düsennadel 8 eine erste Druckstufe 20, die im Düsenraum 12 bzw. in Ringraum 13 angeordnet ist und somit im Betrieb der Einspritzdüse 1 permanent mit Kraftstoffhochdruck beaufschlagt ist. Die erste Druckstufe 20 ist den Spritzlöchern 5, 6 zugewandt, so dass die daran angreifenden Druckkräfte in der Öffnungsrichtung 18 wirken. Die erste Druckstufe 20 wird dadurch realisiert, dass eine erste Dichtungsflache 21 im ersten Dichtsitz 10 kleiner gewählt ist als eine erste Führungsfläche 22 in der ersten Nadelführung 7.The nozzle needles 8, 15 are actuated with the aid of hydraulic pressure forces acting on them for opening and closing. An opening direction is the Nozzle needles 8, 15 symbolized by an arrow 18, while an arrow 19 represents the closing direction of the nozzle needles 8, 15. In the preferred embodiment shown here, the first nozzle needle 8 has a first pressure stage 20, which is arranged in the nozzle chamber 12 or in the annular chamber 13 and is therefore constantly subjected to high fuel pressure during operation of the injection nozzle 1. The first pressure stage 20 faces the spray holes 5, 6, so that the pressure forces acting thereon act in the opening direction 18. The first pressure stage 20 is realized in that a first sealing surface 21 in the first sealing seat 10 is selected to be smaller than a first guide surface 22 in the first needle guide 7.
Um die erste Düsennadel 8 in Schließrichtung 19 anzutreiben, ist eine erste Steuerfläche 23 vorgesehen, die grundsätzlich an der ersten Düsennadel 8 ausgebildet sein kann. Bei der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist die erste Steuerfläche 23 jedoch an einem ersten Antriebskolben 24 ausgebildet, der mit der ersten Düsennadel 8 antriebsgekoppelt ist. Da die erste Steuerfläche 23 von den Spritzlöchern 5, 6 abgewandt ist, erzeugt sie bei einer Druckbeaufschlagung eine in Schließrichtung 19 wirksame Druckkraft. Bei der hier gezeigten Ausführungsform stützt sich der erste Antriebskolben 24 direkt an der ersten Düsennadel 8 ab. Da im Betrieb der Einspritzdüse 1 am ersten Antriebskolben 24 und an der ersten Düsennadel 8 permanent Druckkräfte angreifen, die den ersten Antriebskolben 24 gegen die erste Düsennadel 18 andrücken, ist es nicht zwingend erforderlich, dass die erste Düsennadel 8 fest mit dem ersten Antriebskolben 24 verbunden ist. Die einzelnen Bauteile (erste Düsennadel 8, erster Antriebskolben 24) können daher insbesondere lose aufeinander liegen. Die genannten Bauteile 8, 24 bilden eine funktionale Einheit, die komplett hubverstellbar ist. Ebenso ist eine Ausführungsform möglich, bei welcher der erste Antriebskolben 24 fest mit der ersten Düsennadel 8 verbunden ist, insbesondere können erster Antriebskolben 24 und erste Düsennadel 8 auch einteilig ausgebildet sein.In order to drive the first nozzle needle 8 in the closing direction 19, a first control surface 23 is provided, which can basically be formed on the first nozzle needle 8. In the preferred embodiment shown here, however, the first control surface 23 is formed on a first drive piston 24, which is drive-coupled to the first nozzle needle 8. Since the first control surface 23 faces away from the spray holes 5, 6, it generates a pressure force which is effective in the closing direction 19 when pressure is applied. In the embodiment shown here, the first drive piston 24 is supported directly on the first nozzle needle 8. Since, during operation of the injector 1, the first drive piston 24 and the first nozzle needle 8 are permanently subjected to pressure forces which press the first drive piston 24 against the first nozzle needle 18, it is not absolutely necessary for the first nozzle needle 8 to be firmly connected to the first drive piston 24 is. The individual components (first nozzle needle 8, first drive piston 24) can therefore in particular lie loosely on one another. The components 8, 24 mentioned form a functional unit which is completely adjustable in terms of stroke. Likewise is one Embodiment possible, in which the first drive piston 24 is fixedly connected to the first nozzle needle 8, in particular the first drive piston 24 and the first nozzle needle 8 can also be formed in one piece.
Die erste Steuerfläche 23 ist in einem ersten Steuerraum 25 angeordnet und dort mit einem Druck beaufschlagbar. Gegenüberliegend der ersten Steuerfläche 23 ist der erste Steuerraum 25 von einer ersten Wand 26 begrenzt, die den Spritzlöchern 5, 6 zugewandt ist und am Düsenkörper 2 ausgebildet ist. Radial innen ist der erste Ξteuerraum 25 durch einen zylindrischen Führungszapfen 27 des DüsenkörpersThe first control surface 23 is arranged in a first control chamber 25 and can be pressurized there. Opposite the first control surface 23, the first control chamber 25 is delimited by a first wall 26 which faces the spray holes 5, 6 and is formed on the nozzle body 2. Radially inside is the first control chamber 25 through a cylindrical guide pin 27 of the nozzle body
2 begrenzt, der sich koaxial zu einer Längsmittelachse 28 der Einspritzdüse 1 erstreckt. Radial außen ist der erste Steuerraum 25 durch eine Steuerraumhülse 29 begrenzt, die außen am ersten Antriebskolben 24 hubverstellbar gelagert ist.2 limited, which extends coaxially to a longitudinal central axis 28 of the injector 1. Radially outside, the first control chamber 25 is delimited by a control chamber sleeve 29, which is mounted on the outside on the first drive piston 24 so as to be stroke-adjustable.
Die Steuerraumhülse 29 ist dabei mittels einer VorspannfederThe control chamber sleeve 29 is by means of a biasing spring
30 gegen die erste Wand 26 vorgespannt, wobei sich die Vorspannfeder einerseits an der Steuerraumhülse 29 und andererseits über einen am ersten Antriebskolben 24 ausgebildeten Kragen 31 am ersten Antriebskolben 24 abstützt. Die Vorspannfeder 30 dient somit gleichzeitig zum Antreiben des ersten Antriebskolbens 24 und somit der ersten Düsennadel 8 in deren Schließrichtung 19. Die Steuerraumhülse 29 trennt den ersten Steuerraum 25 von einem Hochdruckraum 32, welcher den Antriebskolben 24 an seinem von den Spritzlöchern 5, 6 entfernten Ende ringförmig umhüllt.30 biased against the first wall 26, the biasing spring being supported on the one hand on the control chamber sleeve 29 and on the other hand on the first drive piston 24 via a collar 31 formed on the first drive piston 24. The biasing spring 30 thus simultaneously serves to drive the first drive piston 24 and thus the first nozzle needle 8 in the closing direction 19 thereof. The control chamber sleeve 29 separates the first control chamber 25 from a high-pressure chamber 32, which drives the drive piston 24 at its end remote from the spray holes 5, 6 encased in a ring.
Der Hochdruckraum 32 ist an die Zuführungsleitung 11 angeschlossen, so dass im Betrieb der Einspritzdüse 1 im Hochdruckraum 32 der Kraftstoffhochdruck herrscht. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist die Zuführungsleitung 11 so im Düsenkörper 2 angeordnet, dass sie quasi durch den Hochdruckraum 32 hindurch geführt ist. Dementsprechend kann der Düsenkörper 2 relativ einfach ausgebildet werden, wodurch dieser preiswert herstellbar ist. Des Weiteren baut der Düsenkörper 2 aufgrund dieser Anordnung in radialer Richtung vergleichsweise klein, wobei gleichzeitig in axialer Richtung ebenfalls eine relativ kleine Bauhöhe erzielbar ist.The high-pressure chamber 32 is connected to the supply line 11, so that the high-pressure fuel prevails in the high-pressure chamber 32 during operation of the injection nozzle 1. In the embodiment shown here, the feed line is 11 so arranged in the nozzle body 2 that it is virtually passed through the high-pressure chamber 32. Accordingly, the nozzle body 2 can be made relatively simple, as a result of which it can be produced inexpensively. Furthermore, due to this arrangement, the nozzle body 2 is comparatively small in the radial direction, and at the same time a relatively small overall height can also be achieved in the axial direction.
Der erste Steuerraum 25 kommuniziert über eine erste Zuflußleitung 33 mit der Zuführungsleitung 11, so dass sich im ersten Steuerraum 25 der Kraftstoffhochdruck einstellen kann. Die erste Zuflußleitung 33 ist gedrosselt und kann zu diesem Zweck eine erste Zuflußdrossel 34 enthalten, die den Volumenstrom durch die erste Zuflußleitung 33 drosselt. Der erste Steuerraum 25 ist außerdem mit Hilfe einer ersten Abflußleitung 35 an einen ersten Anschluß 36 eines 3/3- Ventils 37 angeschlossen. Das 3/3-Ventil 37 besitzt entsprechend seiner Bezeichnung „3/3" drei Anschlüsse, nämlich den ersten Anschluß 36, einen zweiten Anschluß 38 und einen dritten Anschluß 39, sowie drei Schaltstellungen, die weiter unten erläutert werden.The first control chamber 25 communicates with the supply line 11 via a first inflow line 33, so that the high fuel pressure can be set in the first control chamber 25. The first inflow line 33 is throttled and for this purpose can contain a first inflow throttle 34 which throttles the volume flow through the first inflow line 33. The first control chamber 25 is also connected to a first connection 36 of a 3/3 valve 37 by means of a first drain line 35. According to its designation “3/3”, the 3/3 valve 37 has three connections, namely the first connection 36, a second connection 38 and a third connection 39, as well as three switching positions, which are explained further below.
Auch die erste Abflußleitung 35 ist gedrosselt, was hier mittels einer ersten Abflußdrossel 40 erreicht wird. Die erste Zuflußleitung 33 ist dabei stärker gedrosselt als die erste Abflußleitung 35, was durch eine entsprechende Dimensionierung der ersten Zuflußdrossel 34 und der ersten Abflußdrossel 40 erreicht wird.The first drain line 35 is also throttled, which is achieved here by means of a first drain throttle 40. The first inflow line 33 is throttled more than the first outflow line 35, which is achieved by appropriate dimensioning of the first inflow throttle 34 and the first outflow throttle 40.
Der erste Antriebskolben 24 ist im Düsenkörper 2 in einer ersten Antriebskolbenführunσ 41 hubverstellbar gelagert. Diese erste Antriebskolbenführung 41 sowie die erste Nadelführung 7 kommunizieren mit einem ersten Leckageraum 42, an den eine Leckageleitung 43 angeschlossen ist. Die Leckageleitung 43 führt üblicherweise zu einem relativ drucklosen Reservoir, inbesondere Kraftstofftank. Dabei kann in der Leckageleitung 43 zweckmäßig ein hier nicht gezeigtes Druckregelventil angeordnet sein, das dafür sorgt, dass im Leckagesystem 43 ein vorbestimmter Leckagedruck herrscht. Dieser Leckagedruck ist dabei so gewählt, dass er sicher kleiner ist als der kleinste im ordnungsgemäßen Betrieb der Einspritzdüse 1 auftretende Betriebsdruck für den Kraftstoff. Eine Leckage aus dem Hochdruckraum 32 kann entlang der ersten Antriebskolbenführung 41 in den ersten Leckageraum 42 gelangen, ebenso wie eine Leckage aus dem Düsenraum 12 entlang der ersten Nadelführung 7. Das Leckagevolumen kann dann über die Leckageleitung 43 abgeführt werden.The first drive piston 24 is mounted in the nozzle body 2 in a first drive piston guide 41 in a stroke-adjustable manner. This first drive piston guide 41 and the first needle guide 7 communicate with a first leakage space 42, to which a leakage line 43 is connected. The Leakage line 43 usually leads to a relatively unpressurized reservoir, in particular a fuel tank. In this case, a pressure control valve (not shown here) can expediently be arranged in the leakage line 43, which ensures that a predetermined leakage pressure prevails in the leakage system 43. This leakage pressure is selected such that it is certainly smaller than the smallest operating pressure for the fuel that occurs during the correct operation of the injection nozzle 1. A leak from the high-pressure chamber 32 can reach the first leakage chamber 42 along the first drive piston guide 41, as can a leak from the nozzle chamber 12 along the first needle guide 7. The leakage volume can then be discharged via the leakage line 43.
Zur Einleitung von in Öffnungsrichtung 18 wirksamen Druckkräften in die zweite Düsennadel 15 ist diese mit einer zweiten Druckstufe 44 ausgestattet . Die zweite Druckstufe 44 ist dabei ebenfalls im Ringraum 13 angeordnet, jedoch in einem Abschnitt, der stromab des ersten Dichtsitzes 10 angeordnet ist. Das bedeutet, dass die zweite Druckstufe 44 erst bei geöffneter erster Düsennadel 8 mit dem Kraftstoffhochdruck beaufschlagt ist. Um die zweite Druckstufe 44 zu realisieren, ist eine zweite Dichtungsfläche 45 im zweiten Dichtsitz 17 kleiner gewählt als eine zweite Führungsflache 46 in der zweiten Nadelführung 14. Zur Einleitung von in Schließrichtung 19 wirkenden Druckkräften in die zweite Düsennadel 15 ist eine zweite Sreuerflache 47 vorgesehen. Die zweite Steuerfläche 47 kann grundsätzlich direkt an der zweiten Düsennadel 15 an einer von den Spritzlöchern 5, 6 abgewandten Seite angeordnet sein. Bei der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Steuerfläche 47 jedoch an einem zweiten Antriebskolben 48 ausgebildet, der mit der zweiten Düsennadel 15 antriebsgekoppelt ist. Auch hier gilt grundsätzlich das weiter oben zur der hubverstellbaren Einheit aus erster Düsennadel 8 und erstem Antriebskolben 24 Gesagte. Das heißt, zweite Düsennadel 15 und zweiter Antriebskolben 48 können separate Bauteile sein, die lose aneinander liegen oder fest miteinander verbunden sind; ebenso ist eine einteilige oder einstückige Bauweise möglich.In order to introduce pressure forces effective in the opening direction 18 into the second nozzle needle 15, the latter is equipped with a second pressure stage 44. The second pressure stage 44 is also arranged in the annular space 13, but in a section which is arranged downstream of the first sealing seat 10. This means that the second pressure stage 44 is only acted upon by the high fuel pressure when the first nozzle needle 8 is open. In order to implement the second pressure stage 44, a second sealing surface 45 in the second sealing seat 17 is selected to be smaller than a second guide surface 46 in the second needle guide 14. A second control surface 47 is provided for introducing pressure forces acting in the closing direction 19 into the second nozzle needle 15. In principle, the second control surface 47 can be arranged directly on the second nozzle needle 15 on a side facing away from the spray holes 5, 6. In the preferred embodiment shown here, however, the second control surface 47 is formed on a second drive piston 48, which is drive-coupled to the second nozzle needle 15. The same applies here basically what was said above about the stroke-adjustable unit comprising the first nozzle needle 8 and the first drive piston 24. That is, the second nozzle needle 15 and the second drive piston 48 can be separate components which lie loosely against one another or are firmly connected to one another; a one-piece or one-piece construction is also possible.
Die zweite Steuerfläche 47 ist in einem zweiten SteuerraumThe second control surface 47 is in a second control room
49 angeordnet und dort mit einem Druck beaufschlagbar. Der zweite Steuerraum 49 kommuniziert durch eine zweite Zuflußleitung 50 mit der Zuführungsleitung 11, hier indirekt über den Hochdruckraum 32, an den die zweite Zuflußleitung49 arranged and pressurized there. The second control chamber 49 communicates through a second inlet line 50 with the inlet line 11, here indirectly via the high-pressure chamber 32, to which the second inlet line
50 angeschlossen ist. Auch die zweite Zuflußleitung 50 ist gedrosselt, was zweckmäßig mittels einer zweiten50 is connected. The second inflow line 50 is throttled, which is expedient by means of a second
Zuflußdrossel 51 erreicht werden kann. Die zweite Zuflußleitung 50 umfaßt eine Ringnut 52, die radial innen am ers±eπ Antriebskolben 24 ausgebildet ist. Hierdurch kann die Verbindung zwischen zweitem Steuerraum 49 und Hochdruckraum 32 bei allen Relativlagen des ersten Antriebskolbens 24 gewährleistet werden.Inlet throttle 51 can be achieved. The second inflow line 50 comprises an annular groove 52 which is formed radially on the inside of the first drive piston 24. As a result, the connection between the second control chamber 49 and the high-pressure chamber 32 can be ensured in all relative positions of the first drive piston 24.
Der zweite Antriebskolben 48 ist dabei in einer zweiten Antriebskolbenführung 53 hubverstellbar im ersten Antriebskolben 24 gelagert, der zu diesem Zweck als Hohlkolben ausgebildet ist. Die beiden Antriebskolben 24 und 48 sind ebenso wie die beiden Düsennadeln 8', 15 koaxial ineinander angeordnet.The second drive piston 48 is mounted in a second drive piston guide 53 in a stroke-adjustable manner in the first drive piston 24, which is designed as a hollow piston for this purpose. The two drive pistons 24 and 48, like the two nozzle needles 8 ' , 15, are arranged coaxially one inside the other.
Der zweite Steuerraum 49 ist über eine zweite Abflußleitung 54 an den zweiten Anschluß 38 des 3/3-Ventils 37 angeschlossen. Auch die zweite Abflußleitung 54 ist gedrosselt, was z. B. mittels einer zweiten Abflußdrossel 55 erreicht wird. Auch hier ist die zweite Zuflußleitung- 50 stärker gedrosselt als die zweite Abflußleitung 54, was durch eine entsprechende Dimensionierung der zweitenThe second control chamber 49 is connected to the second connection 38 of the 3/3 valve 37 via a second drain line 54. The second drain line 54 is throttled, which z. B. is achieved by means of a second discharge throttle 55. Again, the second inflow line 50 is throttled more than the second outflow line 54, which by appropriately dimensioning the second
Zuflußdrossel 51 und der zweiten Abflußdrossel 55 erreicht wird.Inlet throttle 51 and the second outlet throttle 55 is reached.
Zwischen den Enden der zweiten Düsennadel 15 ist im Inneren des ersten Antriebskolbens 24 ein zweiter Leckageraum 56 ausgebildet, der die einander zugewandten Endabschnitte der zweiten Düsennadel 15 und des zweiten Antriebskolbens 48 ringförmig umschließt. Der zweite Leckageraum 56 nimmt dabei Leckagen auf, die vom zweiten Steuerraum 49 entlang der zweiten Antriebskolbenführung 53 und bei geöffneter erster Düsennadel 8 vom Ringraum 13 entlang der zweiten Nadelführung 14 in den zweiten Leckageraum 56 gelangen. Der erste Antriebskolben 24 enthält wenigstens eine Querbohrung 57, durch welche die beiden Leckageräume 42 und 56 miteinander kommunizieren. Auf diese Weise ist auch der zweite Leckageraum 56 durch die Querbohrung 57 und den ersten Leckageraum 42 an die Leckageleitung 43 angeschlossen.Between the ends of the second nozzle needle 15, a second leakage space 56 is formed in the interior of the first drive piston 24, which surrounds the mutually facing end sections of the second nozzle needle 15 and the second drive piston 48 in a ring shape. The second leakage space 56 takes up leakages that pass from the second control space 49 along the second drive piston guide 53 and, when the first nozzle needle 8 is open, from the annular space 13 along the second needle guide 14 into the second leakage space 56. The first drive piston 24 contains at least one transverse bore 57 through which the two leakage spaces 42 and 56 communicate with one another. In this way, the second leakage space 56 is also connected to the leakage line 43 through the transverse bore 57 and the first leakage space 42.
Im zweiten Leckageraum 56 ist außerdem eine Rückstellfeder 58 angeordnet, die sich einerseits über eine am ersten Antriebskolben 24 ausgebildete Stufe 59 am ersten Antriebskolben 24 und andererseits über eine Scheibe 60 an einem an der zweiten Düsennadel 15 ausgebildeten Absatz 61 abstützt. Die Rückstellfeder 58 treibt somit die zweite Düsennadel 15 in deren Schließrichtung 19 an. Die Scheibe 60 ist dabei für Leckage durchlässig ausgestaltet, was durch ein entsprechendes Radialspiel oder durch entsprechende axiale Durchbrüche realisierbar ist.In the second leakage space 56 there is also a return spring 58, which is supported on the one hand via a step 59 formed on the first drive piston 24 on the first drive piston 24 and on the other hand via a disk 60 on a shoulder 61 formed on the second nozzle needle 15. The return spring 58 thus drives the second nozzle needle 15 in its closing direction 19. The disk 60 is designed to be permeable to leakage, which can be achieved by a corresponding radial play or by corresponding axial openings.
An den dritten Anschluß 39 des 3/3-Ventils 37 ist eine Entspannungsleitung 62 angeschlossen, die zweckmäßig mit der Leckageleitung 43 verbunden sein kann. In der Entspannungsleitung 62 ist hier ein Rückschlagsperrventil 63 angeordnet, das zum dritten Anschluß 39 hin sperrt und zur Leckageleitung 43 hin gegen die Kraft einer Schließfeder 64 öffnet.A relief line 62 is connected to the third connection 39 of the 3/3 valve 37, which can expediently be connected to the leakage line 43. In the expansion line 62 there is a check valve 63 here arranged, which blocks to the third terminal 39 and opens to the leakage line 43 against the force of a closing spring 64.
Das 3/3-Ventil 37 umfaßt hier einen Ventilkörper 65, der mit einem ersten Ventilsitz 66 und mit einem zweiten Ventilsitz 67 zusammenwirkt. Des Weiteren enthält das 3/3-Ventil 37 eine Feder 68, die den Ventilkörper 65 in den ersten Ventilsitz 66 antreibt. Der Ventilkörper 65 ist über eine Antriebsstange 69 mit einem Aktuator oder Aktor 70, der insbesondere als Piezo-Aktor ausgebildet sein kann, antriebsverbunden. Der Aktor 70 kann den Ventilkörper 65 entsprechend einem Doppelpfeil zur Durchführung von Stellhüben 71 antreiben.The 3/3 valve 37 here comprises a valve body 65 which interacts with a first valve seat 66 and with a second valve seat 67. Furthermore, the 3/3 valve 37 contains a spring 68, which drives the valve body 65 into the first valve seat 66. The valve body 65 is drive-connected via a drive rod 69 to an actuator or actuator 70, which can in particular be designed as a piezo actuator. The actuator 70 can drive the valve body 65 in accordance with a double arrow for performing actuating strokes 71.
Die Steuerraumhülse 29 ist an ihrem von den Spritzlöchern 5, 6 abgewandelten Ende 72 angespitzt. Hierdurch ergibt sich in der Kontaktzone zwischen Steuerraumhülse 29 und erster Wand 26 eine erhöhte Anpreßkraft, wodurch sich die Dichtwirkung der Steuerraumhülse 29 zum Abdichten des Hochdruckraums 32 gegenüber dem ersten Steuerraum 25 erhöht. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist das angespitzte Ende 72 dadurch ausgebildet, dass die Steuerraumhülse 29 radial außen kegelförmig abgeschrägt ist. Die Steuerraumhülse 29 besitzt dadurch an ihrem angespitzten Ende 72 eine Fase 73, die dem Hochdruckraum 32 ausgesetzt ist. Durch die gewählte Formgebung der Steuerraumhülse 29 kann die Zuführungsleitung 11 bezüglich der Radialrichtung relativ dicht am ersten Steuerraum 25 an den Hochdruckraum (32) herangeführt werden. Der Düsenkσrper 2 kann somit in radialer Richtung extrem kompakt bauen .The control chamber sleeve 29 is tapered at its end 72 modified from the spray holes 5, 6. This results in an increased contact force in the contact zone between the control chamber sleeve 29 and the first wall 26, which increases the sealing effect of the control chamber sleeve 29 for sealing the high-pressure chamber 32 with respect to the first control chamber 25. In the embodiment shown here, the pointed end 72 is formed in that the control chamber sleeve 29 is beveled conically on the radially outside. The control chamber sleeve 29 thus has a chamfer 73 at its pointed end 72, which is exposed to the high pressure chamber 32. Due to the selected shape of the control chamber sleeve 29, the supply line 11 can be brought relatively close to the high pressure chamber (32) in relation to the radial direction of the first control chamber 25. The nozzle body 2 can thus be extremely compact in the radial direction.
Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Einspritzventils 1 arbeitet wie folgt: In dem in Fig. 1 gezeigten Ausgangszustand sind beide Düsennadeln 8, 15 geschlossen, so dass die erste Düsennadel 8 im ersten Dichtsitz 10 sitzt, während die zweite Düsennadel 15 im zweiten Dichtsitz 17 sitzt. Das 3/3-Ventil 37 nimmt in dieser Ausgangslage seine hier gezeigte erste Schaltstellung ein, in welcher der Ventilkörper 65 in seinem ersten Ventilsitz 66 sitzt. Dementsprechend ist der dritte Anschluß 39 gesperrt, während der erste Anschluß 36 mit dem zweiten Anschluß 38 kommuniziert, da der Ventilkörper 65 von seinem zweiten Ventilsitz 67 abgehoben ist. Die kommunizierende Verbindung des ersten Anschlusses 36 mit dem zweiten Anschluß 38 ist jedoch für die Funktion des 3/3- Ventils 37 bzw. für die Ansteuerung der Düsennadeln 8, 15 hier nicht zwingend erforderlich. (???)The embodiment of the injection valve 1 according to the invention shown in FIG. 1 works as follows: In the initial state shown in FIG. 1, both nozzle needles 8, 15 are closed, so that the first nozzle needle 8 sits in the first sealing seat 10, while the second nozzle needle 15 sits in the second sealing seat 17. In this initial position, the 3/3 valve 37 assumes its first switching position shown here, in which the valve body 65 is seated in its first valve seat 66. Accordingly, the third port 39 is blocked, while the first port 36 communicates with the second port 38, since the valve body 65 is lifted from its second valve seat 67. However, the communicating connection of the first connection 36 to the second connection 38 is not absolutely necessary for the function of the 3/3 valve 37 or for the control of the nozzle needles 8, 15. (???)
Über die erste Zuflußleitung 33 stellt sich im ersten Steuerraum 25 der Kraftstoffhochdruck ein. Ebenso stellt sich im zweiten Steuerraum 49 der Kraftstoffhochdruck über die zweite Zuflußleitung 50 ein.The high fuel pressure is established in the first control chamber 25 via the first inflow line 33. Likewise, the high fuel pressure is established in the second control chamber 49 via the second inflow line 50.
In diesem Ausgangszustand stellt sich an der Einheit aus erster Düsennadel 8 und erstem Antriebskolben 24 eine Kräftebilanz ein, bei welcher eine in Schließrichtung wirksame resultierende Kraft entsteht, welche die erste Düsennadel 8 geschlossen hält.In this initial state, a balance of forces is established on the unit consisting of the first nozzle needle 8 and the first drive piston 24, in which a resultant force acting in the closing direction is created which keeps the first nozzle needle 8 closed.
Um eine Kraftstoffeinspritzung durch das wenigstens eine erste Spritzloch 5 durchzuführen, muß die erste Düsennadel 8 geöffnet werden. Zu diesem Zweck wird der Aktor 70 zur Hubverstellung des Ventilkörpers 65 angesteuert. Zum Öffnen der ersten Düsennadel 8 wird dabei eine zweite Schaltstellung des 3/3-Ventils 37 eingestellt .. In dieser zweiten Schaltstellung sitz der Ventilkörper 65 in seinem zweiten Ventilsitz 67, während er von seinem ersten Ventilsitz 66 abgehoben ist. Dementsprechend kommuniziert in der zweiten Schaltstellung der erste Anschluß 36 mit dem dritten Anschluß 39. Das bedeutet, dass nun durch die erste Abschlußleitung 35 Kraftstoff über die Entspannungsleitung 62 aus dem ersten Steuerraum 25 abfließen kann. Gleichzeitig fließt Kraftstoff über die erste Zuflußleitung 33 in den Steuerraum 25 nach. Da die erste Zuflußleitung 33 jedoch stärker gedrosselt ist als die erste Abflußleitung 35, fließt mehr Kraftstoff aus dem ersten Steuerraum 25 ab, als nachfließen kann. Dementsprechend kommt es im ersten Steuerraum 25 zu einem Druckabfall. Dieser Druckabfall verändert die an der aus erstem Antriebskolben 24 und erster Düsennadel 8 gebildeten Einheit wirksame Kräftebilanz dahingehend, dass nunmehr eine in Öffnungsrichtung wirkende resultierende Kraft entsteht. Folglich hebt die erste Düsennadel 8 von ihrem ersten Dichtsitz 10 ab und das wenigstens eine erste Spritzloch 5 kann mit dem unter Hochdruck stehenden Kraftstoff versorgt werden. Folglich kommt es zu einer Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum 4 durch das wenigstens eine erste Spritzloch 5.In order to carry out fuel injection through the at least one first spray hole 5, the first nozzle needle 8 must be opened. For this purpose, the actuator 70 is actuated to adjust the stroke of the valve body 65. To open the first nozzle needle 8, a second switching position of the 3/3 valve 37 is set. In this second switching position, the valve body 65 is seated in its second valve seat 67, while it is lifted off its first valve seat 66. Accordingly communicates in the second switching position, the first connection 36 with the third connection 39. This means that fuel can now flow out of the first control chamber 25 through the expansion line 62 via the expansion line 62. At the same time, fuel flows into the control chamber 25 via the first inflow line 33. However, since the first inflow line 33 is throttled more than the first outflow line 35, more fuel flows out of the first control chamber 25 than can continue to flow. Accordingly, there is a pressure drop in the first control chamber 25. This pressure drop changes the effective force balance on the unit formed by the first drive piston 24 and the first nozzle needle 8 in such a way that a resulting force now acts in the opening direction. Consequently, the first nozzle needle 8 lifts off its first sealing seat 10 and the at least one first spray hole 5 can be supplied with the high-pressure fuel. As a result, fuel is injected into the combustion chamber 4 through the at least one first spray hole 5.
Zum Beenden der Einspritzung durch das wenigstens eine erste Spritzloch 5 wird der Aktor 70 zum Zurückstellen des Ventilkörpers 5 in die erste Schaltstellung betätigt. Über die erste Zuflußleitung 33 kann sich dann im ersten' Steuerraum 25 wieder der Kraftstoffhochdruck aufbauen, da über die erste Abflußleitung 35 in der ersten Schaltstellung des 3/3-Ventils 37 kein Kraftstoff aus dem ersten Steuerraum 25 mehr abfließt. Die Kräftebilanz wird dabei wieder zur Erzeugung einer in Schließrichtung 19 wirkenden resultierenden Kraft geändert. Gleichzeitig unterstützt die Vorspannfeder 30 die Ξchließbewegung des ersten Antriebskolbens 24 bzw. der ersten Düsennadel 8.To end the injection through the at least one first spray hole 5, the actuator 70 is actuated to return the valve body 5 to the first switching position. High fuel pressure can then build up again in the first ' control chamber 25 via the first inflow line 33, since no more fuel flows out of the first control chamber 25 via the first outflow line 35 in the first switching position of the 3/3 valve 37. The balance of forces is changed again to generate a resultant force acting in the closing direction 19. At the same time, the biasing spring 30 supports the closing movement of the first drive piston 24 or the first nozzle needle 8.
Wenn eine Kraftstoffeinspritzung sowohl durch das wenigstens eine erste Spritzloch 5 als auch durch das wenigstens eine zweite Spritzloch 6 durchgeführt werden soll, ergeben sich bei der erfindungsgemäßen Einspritzdüse 1 zwei Möglichkeiten .When fuel injection through both the at least one first spray hole 5 and the at least one second spray hole 6 is to be carried out, there are two possibilities in the injection nozzle 1 according to the invention.
Zum einen können die beiden Düsennadeln 8, 15 konventionell nacheinander geöffnet werden, so dass zunächst nur die erste Düsennadel 8 geöffnet wird und anschließend auch die zweite Düsennadel 15. Zum anderen können die beiden Düsennadeln 8, 15 mit der erfindungsgemäßen Einspritzdüse 1 auch quasi gleichzeitig geöffnet werden.On the one hand, the two nozzle needles 8, 15 can be opened conventionally one after the other, so that initially only the first nozzle needle 8 is opened and then also the second nozzle needle 15. On the other hand, the two nozzle needles 8, 15 can also be opened virtually simultaneously with the injection nozzle 1 according to the invention become.
Zum seriellen Öffnen der beiden Düsennadeln 8, 15 wird zum Öffnen der äußeren Düsennadel 8 zunächst wie oben verfahren, in dem am 3/3-Ventil 37 die zweite Schaltstellung eingestellt wird.To open the two nozzle needles 8, 15 in series, the procedure for opening the outer nozzle needle 8 is as above, in which the second switching position is set on the 3/3 valve 37.
Bei geöffneter erster Düsennadel 8 liegt an der zweiten Druckstufe 44 der ersten Düsennadel 15 im wesentlichen der Kraftstoff-Hochdruck an. Dennoch überwiegen in der Kräftebilanz an der gemeinsamen hubverstellbaren Einheit aus zweiter Düsennadel 15 und zweitem Antriebskolben 48 die in Schließrichtung 19 wirksamen Druck- und Federkräfte.When the first nozzle needle 8 is open, the fuel high pressure is essentially present at the second pressure stage 44 of the first nozzle needle 15. Nevertheless, in the balance of forces on the common stroke-adjustable unit comprising the second nozzle needle 15 and the second drive piston 48, the pressure and spring forces effective in the closing direction 19 predominate.
Nach dem Öffnen der ersten Düsennadel 8 kann nun die zweite Düsennadel 15 dadurch geöffnet werden, dass das 3/3-Ventil 37 durch eine entsprechende Betätigung des Aktors 70 in seine dritte Schaltstellung verstellt wird. In der dritten Schaltstellung befindet sich der Ventilkörper 65 zwischen den beiden Ventilsitzen 66, 67, so dass der Ventilkörper 65 von beiden Ventilsitzen 66, 67 abgehoben ist. In der dritten Schaltstellung sind somit sowohl der erste Anschluß 36 als auch der zweite Anschluß 38 mit dem dritten Anschluß 39 verbunden. Über die zweite Abflußleitung 54 kann somit Kraftstoff aus dem zweiten Steuerraum 49 in die Entspannungsleitung 62 abfließen. Gleichzeitig fließt über die zweite .Zuflußleitung 50 Kraftstoff in den zweiten Steuerraum 49 nach. Durch die gewählte Dimensionierung der zweiten Drosseln 51, 55 kann der Kraftstoff aus dem zweiten Steuerraum 49 schneller abfließen als nachfließen. Dementsprechend kommt es im zweiten Steuerraum 49 zu einem Druckabfall, der die Kräftebilanz an der Einheit aus zweiter Düsennadel 15 und zweitem Antriebskolben 48 dahingehend ändert, dass nunmehr eine in Öffnungsrichtung 18 wirkende resultierende Kraft entsteht. Dementsprechend hebt nun auch die zweite Düsennadel 15 von ihrem zweiten Dichtsitz 17 ab. In der Folge wird nun auch das wenigstens eine zweite Spritzloch 6 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt, so dass nun auch durch das wenigstens eine zweite Spritzloch 6 eine Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum 4 erfolgt.After opening the first nozzle needle 8, the second nozzle needle 15 can now be opened in that the 3/3 valve 37 is adjusted to its third switching position by a corresponding actuation of the actuator 70. In the third switching position, the valve body 65 is located between the two valve seats 66, 67, so that the valve body 65 is lifted off both valve seats 66, 67. In the third switching position, both the first connection 36 and the second connection 38 are thus connected to the third connection 39. Fuel can thus flow out of the second control chamber 49 into the expansion line 62 via the second drain line 54. At the same time overflows the second. inflow line 50 fuel into the second control chamber 49. Due to the selected dimensioning of the second throttles 51, 55, the fuel can flow out of the second control chamber 49 faster than it can flow. Accordingly, a pressure drop occurs in the second control chamber 49, which changes the balance of forces on the unit consisting of the second nozzle needle 15 and the second drive piston 48 such that a resulting force now acts in the opening direction 18. Accordingly, the second nozzle needle 15 now lifts from its second sealing seat 17. As a result, the at least one second spray hole 6 is now also supplied with fuel under high pressure, so that fuel is now also injected into the combustion chamber 4 through the at least one second spray hole 6.
Für den Fall, dass beide Düsennadeln 8, 15 quasi parallel, also nahezu gleichzeitig geöffnet werden sollen, kann durch eine entsprechende Betätigung des Aktors 70 das 3/3-Ventil 37 von seiner ersten Schaltstellung direkt in seine dritte Schaltstellung verstellt werden, wodurch in der Folge der Druck im ersten Steuerraum 25 und der Druck im zweiten Steuerraum 49 gleichzeitig abfallen. Sobald dann die erste Düsennadel 8 von ihrem ersten Dichtsitz 10 abhebt, herrscht an der zweiten Druckstufe 44 der zweiten Düsennadel 15 im wesentlichen der Kraftstoffhochdruck, so dass dann auch die zweite Düsennadel 15 unverzüglich öffnen kann.In the event that both nozzle needles 8, 15 are to be opened quasi in parallel, that is to say almost simultaneously, the 3/3 valve 37 can be adjusted from its first switching position directly into its third switching position by a corresponding actuation of the actuator 70, as a result of which As a result, the pressure in the first control chamber 25 and the pressure in the second control chamber 49 drop simultaneously. As soon as the first nozzle needle 8 then lifts off its first sealing seat 10, there is essentially high fuel pressure at the second pressure stage 44 of the second nozzle needle 15, so that the second nozzle needle 15 can then also open immediately.
Für das Schließen der beiden gleichzeitig geöffneten Düsennadeln 8, 15 ergeben sich bei der hier gezeigten Einspritzdüse 1 wieder zwei Möglichkeiten. Zum einen können beide Düsennadeln 8, 15 gleichzeitig geschlossen werden. Zum anderen ist es möglich, zuerst die zweite Düsennadel 15 zu schließen und erst danach auch die erste Düsennadel 8 zu schließen, wobei es auch denkbar ist, vor dem Schließen der ersten Düsennadel 8 die zweite Düsenn'adel 15 noch einmal oder mehrmals zu öffnen und/oder zu schließen.In the case of the injection nozzle 1 shown here, there are again two possibilities for closing the two simultaneously opened nozzle needles 8, 15. On the one hand, both nozzle needles 8, 15 can be closed simultaneously. On the other hand, it is possible to first close the second nozzle needle 15 and only then also to close the first nozzle needle 8, it also being conceivable to close the nozzle nozzle the first nozzle needle 8 'needle 15 to open the second Düsenn once or several times and / or to close.
Zum gleichzeitigen Schließen der beiden Düsennadeln 8, 15 wird der Aktor 70 so angesteuert, dass er das 3/3-Ventil 37 direkt in seine erste Schaltstellung verstellt. Der Kraftstoffabfluß aus den Steuerräumen 25, 49 durch die Abschlußleitungen 35, 54 ist dadurch gestoppt, so dass der Druck in den Steuerräumen 25, 49 über die Zuflußleitungen 33, 50 wieder auf den Kraftstoff-Hochdruck ansteigt. Dementsprechend kehren sich die Kräftebilanzen für die Düsennadeln 8, 15 dahingehend wieder um, dass nunmehr an beiden Düsennadeln 8, 15 in Schließrichtung 19 wirksame resultierende Kräfte entstehen. Dementsprechend können beide Düsennadeln 8, 15 quasi gleichzeitig in ihre Dichtsitze 10, 17 einfahren. Für den Fall, dass die erste Düsennadel 8 vor der zweiten Düsennadel 15 schließt, bricht an der zweiten Druckstufe 44 der in Öffnungsrichtung wirksame Druck zusammen, so dass auch die zweite Düsennadel 15 spätestens dann automatisch schließt.For the simultaneous closing of the two nozzle needles 8, 15, the actuator 70 is controlled in such a way that it adjusts the 3/3 valve 37 directly into its first switching position. The fuel outflow from the control rooms 25, 49 through the end lines 35, 54 is thereby stopped, so that the pressure in the control rooms 25, 49 rises again to the high-pressure fuel via the inflow lines 33, 50. Accordingly, the force balances for the nozzle needles 8, 15 are reversed in such a way that the resultant forces acting in the closing direction 19 now arise on both nozzle needles 8, 15. Accordingly, both nozzle needles 8, 15 can enter their sealing seats 10, 17 virtually simultaneously. In the event that the first nozzle needle 8 closes in front of the second nozzle needle 15, the pressure effective in the opening direction collapses at the second pressure stage 44, so that the second nozzle needle 15 also closes automatically at the latest then.
Um die beiden Düsennadeln 8, 15 nacheinander zu schließen, wir der Aktor 70 zunächst so betätigt, dass er das 3/3- Ventil 37 von der dritten Schaltstellung in dessen zweite Schaltstellung umschaltet, so dass der Kraftstoffabfluß aus dem zweiten Steuerraum 49 durch die zweite Abflußleitung 54 gesperrt ist. Dementsprechend strömt Kraftstoff über die zweite Zuflußleitung 50 nach, so dass sich im zweiten Steuerraum 49 wieder der Kraftstoffhochdruck einstellt. In der Folge kehrt sich die Kräftebilanz für die zweite Düsennadel 15 um, so dass eine in Schließrichtung 19 entstehende resultierende Kraft entsteht. Die zweite Düsennadel 15 fährt dann in ihren zweiten Dichtsitz 17 ein. Das wenigstens eine zweite Spritzloch 6 ist somit von der KraftstoffZuführung getrennt, während durch das wenigstens eine erste Spritzloch 5 nach wie vor eine Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum 4 stattfindet. Durch Umschalten des 3/3-Ventils 37 zurück in seine dritte Schaltstellung kann die zweite Düsennadel 15 nochmals geöffnet werden.In order to close the two nozzle needles 8, 15 one after the other, the actuator 70 is first actuated in such a way that it switches the 3/3 valve 37 from the third switching position into its second switching position, so that the fuel outflow from the second control chamber 49 through the second Drain line 54 is blocked. Accordingly, fuel flows in via the second inflow line 50, so that the high fuel pressure is restored in the second control chamber 49. As a result, the balance of forces for the second nozzle needle 15 is reversed, so that a resulting force arises in the closing direction 19. The second nozzle needle 15 then moves into its second sealing seat 17. The at least one second spray hole 6 is thus separated from the fuel supply, while the at least a first spray hole 5 still takes place fuel injection into the combustion chamber 4. By switching the 3/3 valve 37 back into its third switching position, the second nozzle needle 15 can be opened again.
Zum Schließen der ersten Düsennadel 8 und durch das Umschalten des 3/3-Ventils 37 in die erste Schaltstellung wird nun auch der Kraftstoffabfluß aus dem ersten Steuerraum 25 durch' die erste Abflußleitung 35 gestoppt, so dass der durch die erste Zuflußleitung 33 nachströmende Kraftstoff im ersten Steuerraum 25 den Druck bis zum Kraftstoffhochdruck erhöht. In der Folge kehrt sich auch für die erste Düsennadel 8 die Kräftebilanz um, so dass eine in Schließrichtung 19 wirksame Resultierende entsteht. Dementsprechend fährt auch die erste Düsennadel 8 in den ersten Dichtsitz 10 ein. Sodann ist auch das wenigstens eine erste Spritzloch 5 von der KraftstoffZuführung getrennt.To close the first nozzle needle 8 and the switching of the 3/3-valve 37 in the first switching position and the fuel discharge from the first control chamber 25 by 'the first discharge line 35 is now stopped, so that the inflowing through the first inlet duct 33 fuel in first control chamber 25 increases the pressure up to the high fuel pressure. As a result, the balance of forces is also reversed for the first nozzle needle 8, so that a resultant effective in the closing direction 19 is produced. Accordingly, the first nozzle needle 8 also moves into the first sealing seat 10. Then the at least one first spray hole 5 is also separated from the fuel supply.
Die erfindungsgemäße Einspritzdüse 1 zeichnet sich durch einen vergleichsweise einfachen Aufbau aus und ermöglicht eine direkte Ansteuerung der beiden Düsennadeln 8, 15, wobei die zweite Düsennadel 15 bei geöffneter Düsennadel 8 unabhängig geöffnet und geschlossen werden kann.The injection nozzle 1 according to the invention is distinguished by a comparatively simple construction and enables direct control of the two nozzle needles 8, 15, the second nozzle needle 15 being able to be opened and closed independently when the nozzle needle 8 is open.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einspritzdüse 1, wobei wegen der Übereinstimmungen mit dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 hinsichtlich Bauteilen und Funktionen auf das betreffend zu Fig. 1 Gesagte verwiesen und nachfolgend lediglich die Unterschiede erläutert werden.FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of the injection nozzle 1 according to the invention, reference being made to what has been said regarding FIG. 1 with regard to components and functions because of the correspondences with the first exemplary embodiment according to FIG. 1 and only the differences are explained below.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist der erste Leckageraum 42 radial außen durch eine Leckageraumhülse 74 begrenzt. Die Leckageraumhülse 74 ist dabei in der Schließrichtung 19 der ersten Düsennadel 8 vorgespannt. Dabei kommt die Leckageraumhülse 74 axial an einer zweiten Wand 75 des Düsenkörpers 2 zur Anlage, die den ersten Leckageraum 42 an einer den Spritzlöchern 5, 6 zugewandten Seite begrenzt. Auch die Leckageraumhülse 74 ist radial außen am ersten Antriebskolben 24 hubverstellbar gelagert. Die axiale Vorspannung der Leckageraumhülse 74 wird bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 durch dieselbe Vorspannfeder 30 erzielt, die auch die Vorspannung der Steuerraumhülse 29 bewirkt. Dementsprechend ist bei dieser Variante die Vorspannfeder 30 einerseits an der Steuerraumhülse 29 und andererseits an der Leckagehülse 74 abgestützt. Im Unterschied zu der Variante gemäß Fig. 1 sind hier die Vorspannkräfte der Hülsen 29, 74 konstant und insbesondere unabhängig von der Relativlage des ersten Antriebskolbens 24.In the embodiment shown in FIG. 2, the first leakage space 42 is delimited radially on the outside by a leakage space sleeve 74. The leakage space sleeve 74 is in the Closure direction 19 of the first nozzle needle 8 biased. The leakage space sleeve 74 comes to bear axially on a second wall 75 of the nozzle body 2, which delimits the first leakage space 42 on a side facing the spray holes 5, 6. The leakage space sleeve 74 is also mounted on the first drive piston 24 so as to be stroke-adjustable radially on the outside. The axial prestressing of the leakage space sleeve 74 is achieved in the embodiment according to FIG. 2 by the same prestressing spring 30, which also causes the prestressing of the control chamber sleeve 29. Accordingly, in this variant, the biasing spring 30 is supported on the one hand on the control chamber sleeve 29 and on the other hand on the leakage sleeve 74. In contrast to the variant according to FIG. 1, the biasing forces of the sleeves 29, 74 are constant and in particular independent of the relative position of the first drive piston 24.
Auch die Leckageraumhülse 74 ist an ihrem in Vorspannrichtung, also hier in Schließrichtung 19, vorangehenden Ende 76 angespitzt, wobei auch hier eine Kegelform gewählt ist, die radial außen eine Fase 77 erzeugt. Das angespitzte Ende 76 bewirkt auch hier eine Zunahme der Anpreßkraft und somit der Dichtwirkung in der Kontaktzone zwischen Leckageraumhülse 74 und zweiter Wand 75. Die spezielle Ausbildung der Spitze 76 mittels der Fase 77 ermöglicht auch hier eine Bauweise, bei welcher die Zuführungsleitung 11 an der den Spritzlöchern 5, 6 zugewandten Seite des Hochdruckraumes 32 bezüglich der radialen Richtung relativ nahe am ersten Leckageraum 42 an den Hochdruckraum 32 herangeführt werden kann. Dementsprechend wird auch hier eine in radialer Richtung relativ kompakte Bauweise unterstützt.The leakage space sleeve 74 is also tapered at its end 76 preceding in the pretensioning direction, that is to say here in the closing direction 19, a conical shape also being selected here which produces a chamfer 77 radially on the outside. The pointed end 76 also causes an increase in the contact pressure and thus the sealing effect in the contact zone between the leakage space sleeve 74 and the second wall 75. The special design of the tip 76 by means of the chamfer 77 also enables a construction in which the supply line 11 on the Spray holes 5, 6 facing the side of the high-pressure chamber 32 can be brought relatively close to the first leakage chamber 42 in relation to the radial direction to the high-pressure chamber 32. Accordingly, a construction that is relatively compact in the radial direction is also supported here.
Bei der Variante gemäß Fig. 2 ist die Leckageleitung 43 an den zweiten Leckageraum 56 angeschlossen, so dass der erste Leckageraum 42 durch die Querbohrungen 57 und durch den zweiten Leckageraum 56 mit der Leckageleitung 43 verbunden ist.In the variant according to FIG. 2, the leakage line 43 is connected to the second leakage space 56, so that the first Leakage space 42 is connected to the leakage line 43 through the transverse bores 57 and through the second leakage space 56.
Die Rückstellfeder 58 ist hier im zweiten Leckageraum 56 angeordnet und stützt sich anders als bei der Variante gemäß Fig. 1 einerseits am Führungszapfen 27, der zu diesem Zweck eine entsprechende Stufe 78 aufweist, und andererseits direkt an der ersten Düsennadel 8 ab. Dementsprechend dient die Rückstellfeder 58 hier zur Rückstellung der ersten Düsennadel 8 und nicht, wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1, zum Rückstellen der zweiten Düsennadel 15. Auf eine Feder zur Rückstellung der zweiten Düsennadel 15 kann hier verzichtet werden, da bei geschlossener erster Düsennadel 8 an der zweiten Druckstufe 44 kein Hydraulikdruck in Öffnungsrichtung 18 angreifen kann, so dass die Kräftebilanz an der zweiten Düsennadel 15 stets eine in Schließrichtung 19 wirksam resultierende Kraft hervorbringt, die zum Schließen der zweiten Düsennadel 15 ausreicht.The return spring 58 is arranged here in the second leakage space 56 and, unlike in the variant according to FIG. 1, is supported on the one hand on the guide pin 27, which has a corresponding step 78 for this purpose, and on the other hand directly on the first nozzle needle 8. Accordingly, the return spring 58 is used here to reset the first nozzle needle 8 and not, as in the embodiment according to FIG. 1, to reset the second nozzle needle 15. A spring for resetting the second nozzle needle 15 can be dispensed with here, since when the first nozzle needle is closed 8, no hydraulic pressure can act on the second pressure stage 44 in the opening direction 18, so that the balance of forces on the second nozzle needle 15 always produces a force that effectively results in the closing direction 19 and is sufficient to close the second nozzle needle 15.
Die Einspritzdüse 1 gemäß der in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsform arbeitet im Hinblick auf das Öffnen und Schließen der Düsennadeln 8, 15 in der gleichen Weise wie die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform, so dass bezüglich der Funktionsweise auf das dort Gesagte verwiesen werden kann. With regard to the opening and closing of the nozzle needles 8, 15, the injection nozzle 1 according to the second embodiment shown in FIG. 2 operates in the same way as the embodiment shown in FIG. 1, so that what is said there can be referred to in terms of the mode of operation ,

Claims

Ansprüche Expectations
1. Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einem Düsenkörper (2), der wenigstens ein erstes Spritzloch (5) und wenigstens ein zweites Spritzloch (6) aufweist, mit einer in einer ersten Nadelführung (7) des Düsenkörpers (2) geführten, als Hohlnadel ausgebildeten ersten Düsennadel (8), mit einer koaxial zur ersten Düsennadel (8) angeordneten, in einer zweiten Nadelführung (14) der ersten Düsennadel (8) geführten zweiten Düsennadel (15), wobei mit der ersten Düsennadel (8) die Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine erste Spritzloch (5) steuerbar ist, wobei mit der zweiten Düsennadel ( 15 ) die Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine zweite Spritzloch (6) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Düsennadel (8) oder ein damit antriebsgekoppelter erster Antriebskolben (24) auf einer von den Spritzlöchern (5, 6) abgewandten Seite eine erste Steuerfläche (23) aufweist, dass die erste Steuerfläche (23) in einem ersten1. Injection nozzle for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, with a nozzle body (2) which has at least one first spray hole (5) and at least one second spray hole (6), with one in a first needle guide (7) of the nozzle body (2 ) guided, designed as a hollow needle, first nozzle needle (8) with a second nozzle needle (15) arranged coaxially to the first nozzle needle (8), guided in a second needle guide (14) of the first nozzle needle (8), whereby with the first nozzle needle (8 ) the injection of fuel through the at least one first spray hole (5) is controllable, with the second nozzle needle (15) the injection of fuel through the at least one second spray hole (6) being controllable, characterized in that the first nozzle needle (8 ) or a first drive piston (24), which is coupled to the drive, has a first control surface (23) on a side facing away from the spray holes (5, 6), that the first control surface (23) in a first
Steuerraum (25) angeordnet ist, und dort mit einem inControl room (25) is arranged, and there with an in
Schließrichtung (19) der ersten Düsennadel (8) wirkendenClosing direction (19) of the first nozzle needle (8) acting
Druck beaufschlagbar ist, dass der erste Steuerraum (25) radial außen durch eineThe first control chamber (25) can be pressurized radially on the outside by a
Steuerraumhülse (29) begrenzt ist, dass die Steuerraumhülse (29) den ersten Steuerraum (25) von einem Hochdruckraum (32) trennt, dass die Steuerraumhülse (29) an der ersten DüsennadelControl chamber sleeve (29) is limited so that the control chamber sleeve (29) separates the first control chamber (25) from a high pressure chamber (32), that the control chamber sleeve (29) on the first nozzle needle
(8) oder am ersten Antriebskolben (24) geführt ist, dass die Steuerraumhülse (29) in Öffnungsrichtung (18) der ersten Düsennadel (8) vorgespannt ist, dass der Hochdruckraum (32) mit einer Zuführungsleitung(8) or on the first drive piston (24), that the control chamber sleeve (29) is biased in the opening direction (18) of the first nozzle needle (8), that the high pressure chamber (32) with a supply line
(11) kommuniziert, die unter Hochdruck stehenden(11) communicates the high pressure
Kraftstoff den Spritzlöchern (5, 6) zuführt.Feeds fuel to the spray holes (5, 6).
2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerraumhülse (29) mit einer Vorspannfeder (30), die sich einenends an der Steuerraumhülse (29) und anderenends an der ersten Düsennadel (8) oder am ersten Antriebskolben (24) abstützt, in Öffnungsrichtung (19) der ersten Düsennadel (8) vorgespannt ist.2. Injection nozzle according to claim 1, characterized in that the control chamber sleeve (29) with a biasing spring (30) which is supported at one end on the control chamber sleeve (29) and at the other end on the first nozzle needle (8) or on the first drive piston (24), is biased in the opening direction (19) of the first nozzle needle (8).
3. Einspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch. gekennzeichnet, dass die erste Nadelführung (7) mit einem ersten Leckageraum (42) kommuniziert, der an eine Leckageleitung (43) angeschlossen ist.3. Injection nozzle according to claim 1 or 2, characterized. characterized in that the first needle guide (7) communicates with a first leakage space (42) which is connected to a leakage line (43).
4. Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leckageraum (42) radial außen durch eine Leckageraumhülse (74) begrenzt ist, dass die Leckageraumhülse (74) den ersten Leckageraum (42) vom Hochdruckraum (32) trennt, dass die Leckageraumhülse (74) an der ersten Düsennadel (8) oder am ersten Antriebskolben (24) geführt ist, dass die Leckageraumhülse (74) in Schließrichtung (19) der ersten Düsennadel (8) vorgespannt ist.4. Injection nozzle according to claim 3, characterized in that the first leakage space (42) is delimited radially on the outside by a leakage space sleeve (74), that the leakage space sleeve (74) separates the first leakage space (42) from the high-pressure space (32), that the leakage space sleeve (74) is guided on the first nozzle needle (8) or on the first drive piston (24), that the leakage space sleeve (74) in the closing direction (19) of the first nozzle needle (8) is biased.
5. Einspritzdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorspannfeder (30) vorgesehen ist, die sich einenends an der Steuerraumhülse (29) und anderenends an der Leckageraumhülse (74) vorgespannt abstützt.5. Injection nozzle according to claim 4, characterized in that a biasing spring (30) is provided which is biased at one end on the control chamber sleeve (29) and at the other end on the leakage chamber sleeve (74).
6. Einspritzdüse nach einem der Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerraumhülse (29) und/oder die Leckageraumhülse (74) an einem in Vorspannrichtung vorausgehenden Ende (72, 76) angespitzt ist.6. Injection nozzle according to one of claims 1 to 5, characterized in that the control chamber sleeve (29) and / or the leakage chamber sleeve (74) is pointed at an end (72, 76) preceding in the prestressing direction.
7. Einspritzdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das angespitzte Ende (72, 76) nur auf seiner radial außen liegenden, dem Hochdruckraum (32) ausgesetzten Seite kegelförmig abgeschrägt ist.7. Injection nozzle according to claim 6, characterized in that the pointed end (72, 76) is tapered in a cone shape only on its radially outer side exposed to the high-pressure chamber (32).
8. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Nadelführung (14) mit einem zweiten Leckageraum (56) kommuniziert, der an eine Leckageleitung (43) angeschlossen ist.8. Injection nozzle according to one of claims 1 to 7, characterized in that the second needle guide (14) communicates with a second leakage space (56) which is connected to a leakage line (43).
9. Einspritzdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Leckageraum (56) radial zwischen der ersten Düsennadel (8) und/oder dem ersten Antriebskolben (24) einerseits und der zweiten Düsennadel (15) und/oder einem damit antriebsgekoppelten zweiten Antriebskolben (48) andererseits ausgebildet ist.9. Injection nozzle according to claim 8, characterized in that the second leakage space (56) radially between the first nozzle needle (8) and / or the first drive piston (24) on the one hand and the second nozzle needle (15) and / or a second drive piston (48) coupled to it on the other hand.
10. Einspritzdüse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Düsennadel (8) oder der erste Antriebskolben (24) wenigstens eine Querbohrung (57) aufweist, die den ersten Leckageraum (42) mit dem zweiten Leckageraum (56) kommunizierend verbindet, dass beide Leckageräume (42, 56) an eine gemeinsame Leckageleitung (43) angeschlossen sind.10. Injection nozzle according to claim 8 or 9, characterized in that the first nozzle needle (8) or the first drive piston (24) has at least one transverse bore (57) which communicatively connects the first leakage space (42) with the second leakage space (56) that both leakage spaces (42, 56) are connected to a common leakage line (43).
11. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein 3/3-Ventil (37) vorgesehen ist, das mit einem11. Injection nozzle according to one of claims 1 to 10, characterized in that a 3/3 valve (37) is provided, which with a
Aktor (70) antriebsgekoppelt ist, dass der erste Steuerraum (25) über eine ersteActuator (70) is drive-coupled so that the first control chamber (25) has a first
Zuflussleitung (33) an die Zuführungsleitung (11) oder an den Hochdruckraum (32) angeschlossen ist, dass der erste Steuerraum (25) über eine ersteInflow line (33) is connected to the supply line (11) or to the high pressure chamber (32) that the first control chamber (25) via a first
Abflußleitung (35) an einen ersten Anschluss (36) desDrain line (35) to a first connection (36) of the
3/3-Ventils (37) angeschlossen ist, dass die zweite Düsennadel (15) oder ein damit antriebsgekoppelter zweiter Antriebskolben (48) auf einer von den Spritzlöchern (5, 6) abgewandten Seite eine zweite Steuerfläche (47) aufweist, dass die zweite Steuerfläche (47) in einem zweiten3/3-valve (37) is connected so that the second nozzle needle (15) or a second drive piston (48), which is drive-coupled to it, has a second control surface (47) on a side facing away from the spray holes (5, 6) that the second Control surface (47) in a second
Steuerraum (49) angeordnet ist und dort mit einem inControl room (49) is arranged and there with an in
Schließrichtung (19) der zweiten Düsennadel (15) wirkenden Druck beaufschlagbar ist, dass der zweite Steuerraum (49) über ein zweiteClosing direction (19) of the second nozzle needle (15) acting pressure can be acted on that the second control chamber (49) via a second
Zuflußleitung (50) an die Zuführungsleitung (11) oder an den Hochdruckraum (32) angeschlossen ist, dass der zweite Steuerraum (49) über eine zweiteInflow line (50) is connected to the supply line (11) or to the high pressure space (32), that the second control room (49) has a second
Abflußleitung (54) an einen zweiten Anschluß (38) desDrain line (54) to a second connection (38) of the
3/3-Ventils (37) angeschlossen ist, dass an einen dritten Anschluß (39) des 3/3-Ventils (37) eine Entsparmungsleitung (62) angeschlossen ist, dass das 3/3-Ventil (37) in seiner ersten Schaltstellung den dritten Anschluss (39) sperrt, so dass sich im3/3-valve (37) is connected to a third port (39) of the 3/3-valve (37) is connected to a de-priming line (62) that the 3/3-valve (37) is in its first switching position blocks the third connection (39) so that the
Betrieb des Einspritzventils (1) in beiden SteuerräumenOperation of the injection valve (1) in both control rooms
(25, 49) der Kraftstoffhochdruck einstellt, dass das 3/3-Ventil (37) in seiner zweiten Schaltstellung den zweiten Anschluss (38) sperrt und den ersten Anschluß(25, 49) the high fuel pressure sets that the 3/3 valve (37) blocks the second port (38) and the first port in its second switching position
(36) mit dem dritten Anschluß (39) verbindet, so dass im(36) connects to the third connection (39), so that in
Betrieb des Einspritzventils (1) im ersten SteuerraumOperation of the injection valve (1) in the first control room
(25) der Druck abfällt, dass das 3/3-Ventil (37) in seiner dritten Schaltstellung den ersten Anschluß (36) und den zweiten Anschluß (38) mit dem dritten Anschluß (39) verbindet, so dass im(25) the pressure drops so that the 3/3 valve (37) in its third switching position connects the first connection (36) and the second connection (38) to the third connection (39), so that in
Betrieb des Einspritzventils (1) im ersten SteuerraumOperation of the injection valve (1) in the first control room
(25) und im zweiten Steuerraum (49) der Druck abfällt.(25) and in the second control chamber (49) the pressure drops.
12. Einspritzdüse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Zuflußleitung (33) eine erste12. Injection nozzle according to claim 11, characterized in that in the first inflow line (33) a first
Zuflαßdrossel (34) und in der ersten Abflußleitung (35) eine erste Abflußdrossel (40) angeordnet ist, wobei die erste Zuflußdxossel (34) stärker drosselt als die ersteInlet throttle (34) and in the first outlet line (35) a first outlet throttle (40) is arranged, the first inlet throttle (34) throttling more than the first
Abflußdrossel (40), und/oder dass in der zweiten Zuflußleitung (50) eine zweiteDrain throttle (40), and / or that in the second inflow line (50) a second
Zuflußdrossel (51) und in der zweiten Abflußleitung (54) eine zweite Abflußdrossel (55) angeordnet ist, wobei die zweite Zuflußdrossel (51) stärker drosselt als die zweiteInlet throttle (51) and in the second outlet line (54) a second outlet throttle (55) is arranged, the second inlet throttle (51) throttling more than the second
Abflußdrossel (55). Drain throttle (55).
13. Einspritzdüse nach Anspruch 11 oder 12 sowie nach13. Injection nozzle according to claim 11 or 12 and according to
Anspruch 3 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Entspannungsleitung (62) an die Leckageleitung (43) angeschlossen ist. Claim 3 or 8, characterized in that the expansion line (62) is connected to the leakage line (43).
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