WO2006079425A1 - Fuel injection device - Google Patents

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WO2006079425A1
WO2006079425A1 PCT/EP2005/055627 EP2005055627W WO2006079425A1 WO 2006079425 A1 WO2006079425 A1 WO 2006079425A1 EP 2005055627 W EP2005055627 W EP 2005055627W WO 2006079425 A1 WO2006079425 A1 WO 2006079425A1
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needle
valve
fuel
piston
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PCT/EP2005/055627
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Inventor
Friedrich Boecking
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic

Definitions

  • the invention according to the characterizing part of claim 1 has the advantage that a compact design of a direct needle control of a KVD nozzle is made possible, wherein a hydraulic translator in the injection device and thereby partially integrated into the outer nozzle needle.
  • simply fuel according to claim 4 can be directed to the valve seat of the inner nozzle needle and the control chamber are filled with fuel
  • the space 46 is connected to the CR pressurized space 10 via a plurality of substantially radially extending channels 47.
  • the pressure prevailing in the space 46 is equal to the pressure in the space 10 and acts on a pressure surface 48 of the outer valve needle 11 ooen. It is understood that the pressure surface 48 is also present in the size shown, if it is not arranged at an easily recognizable to the viewer end of a relative to the holes 47 recessed location.
  • the pressure in the space 10 also acts on the pressure stage acting on the sealing edge 16, because channels 49 are provided on the outer side of the portion 41 and guide the fuel downwards.
  • the diameter s2 of the sealing seat of the sealing edge 50 near the lower end of the inner nozzle needle 40 is smaller than the guide diameter d2 with which the upper part 42 of the inner valve needle is guided in the outer valve needle.
  • the piston 32 is guided in a bore of the part 26, which has practically the same diameter as the outer diameter of the upper part of the outer valve needle 11.
  • it acts that surface of the piston 32, which lies above the annular end surface of the outer valve needle 11 , practically with the area ratio 1: 1, ie without power transmission and without displacement and speed translation to the outer valve needle 11.
  • the diameter of the diameter of the second piston 35 is equal to the
  • the actuator 33 When the actuator 33 is operated to push the piston 32 downwardly, the inner nozzle needle first closes, and as the pressure in the control chamber 30 increases further, the outer nozzle needle also closes.

Abstract

A fuel injection device (1) comprising an inner valve needle (40) and an outer valve needle (11) surrounding said inner valve needle, also comprising at least one injection opening (54) which is arranged in a radially more substantially inner position in relation to a longitudinal axis of the valve needles and at least one injection opening (12) which is arranged in a radially more substantially outer position, wherein, during operation, the path for the fuel to the injection openings is closed and released by the inner or outer valve needles, wherein the valve needles when in a closed position are located adjacent to the valve seats associated therewith in a sealing manner with the tight edges thereof and the inner valve needles (40) are provided with a tight edge (50) and the outer valve needle (11) comprises a tight edge (16), also comprising a control device that brings the valve needles into an open position in a predetermined sequence.

Description

Kraftstoffeinspritzvorrichtung Fuel injector
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a fuel injection device according to the preamble of patent claim 1.
Ein bekannter CR-Injektor mit KVD-Düse der Anmelderin (KVD = Koaxial-Vario- Düse) hat eine so genannte erste Ventilnadel oder äußere Ventilnadel. Diese umgibt koaxial eine so genannte zweite Ventilnadel oder innere Ventilnadel. Diese ist im esentlichen bolzenförmig und öffnet oder schließt mit ihrem im wesentlichen kegelförmigen unteren Endbereich eine Reihe von radial inneren Einspritzöffnungen für Kraftstoff. Die äußere Ventilnadel gibt im geöffneten Zustand eine Reihe von radial äußeren Einspritzöffnungen für den Kraftstoff frei. Im Betrieb können beide Ventilnadeln nacheinander angehoben werden, so dass bei Teillastbetrieb eine einzige Reihe von Einspritzöffnungen verwendet wird, und für Volllastbetrieb Kraftstoff zusätzlich durch die andere Reihe von Einspritzöffnungen in einen Brennraum eines Motors eingespritzt wird. Außerdem ist ein CR-Injektor der Firma Delphi mit direkter Nadelsteuerung bekannt.A known CR injector with KVD nozzle of the applicant (KVD = coaxial Vario nozzle) has a so-called first valve needle or outer valve needle. This coaxially surrounds a so-called second valve needle or inner valve needle. This is generally bolt-shaped and opens or closes with its substantially conical lower end portion a series of radially inner injection ports for fuel. The outer valve needle releases a series of radially outer injection openings for the fuel in the open state. In operation, both valve needles can be raised one at a time so that at partial load operation a single row of injection ports is used and for full load operation fuel is additionally injected through the other series of injection ports into a combustion chamber of an engine. In addition, a CR injector Delphi with direct needle control is known.
Die beiden bekannten Lösungen können nicht in einfacher Weise vorteilhaft miteinander verbunden werden.The two known solutions can not be combined in a simple manner advantageous.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Demgegenüber hat die Erfindung gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 den Vorteil, dass eine kompakte Ausführung einer direkten Nadelsteuerung einer KVD-Düse ermöglicht wird, wobei ein hydraulischer Übersetzer in die Einspritzvorrichtung und dabei teilweise in die äußere Düsennadel integriert ist.In contrast, the invention according to the characterizing part of claim 1 has the advantage that a compact design of a direct needle control of a KVD nozzle is made possible, wherein a hydraulic translator in the injection device and thereby partially integrated into the outer nozzle needle.
Vorteilhaft ist, dass der Injektor keinen Rücklauf haben muss, weil ein Steuerventil zum Entlasten eines Steuerraums von Druck nicht vorhanden ist.It is advantageous that the injector does not have to have a return, because a control valve for relieving a control chamber of pressure is not present.
Bei der Ausführungsform nach Anspruch 3 kann einfach Kraftstoff gemäß dem Anspruch 4 zum Ventilsitz der inneren Düsennadel geleitet werden und der Steuerraum mit Kraftstoff gefüllt werdenIn the embodiment according to claim 3, simply fuel according to claim 4 can be directed to the valve seat of the inner nozzle needle and the control chamber are filled with fuel
Die Ausführungsform nach Anspruch 5 ist für manche Anwendungsfälle zweckmäßig.The embodiment according to claim 5 is useful for some applications.
Zeichnungdrawing
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist in der nicht maßstäblichen Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of the fuel injection device according to the invention is shown in the non-scale drawing and will be explained in more detail in the following description.
Es zeigt die einzige Figur die wesentlichen Komponenten einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung.It shows the single figure the essential components of a fuel injection device according to the invention.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
Die Figur ist nicht maßstäblich. Insbesondere können die Außendurchmesser der beiden Ventilnadeln in der Praxis relativ zueinander andere Größen haben. Die Einspritzvorrichtung 1 wird im Betrieb von einem Hochdruckspeicher (Common Rail) 3 über eine Hochdruckleitung 5 mit Kraftstoff unter hohem Druck versorgt. Die Einspritzvorrichtung 1 weist ein Einspritzventil 8 auf. Dieses enthält in einem Gehäuse 9 einen mit der Hochdruckleitung 5 über Kanäle 6 verbundenen ringförmigen Raum 10, und radial innerhalb von diesem eine äußere Ventilnadel 11 , die auf einem Teil ihrer Länge, von oben her gerechnet, im wesentlichen alsThe figure is not to scale. In particular, the outer diameters of the two valve needles may in practice have different sizes relative to one another. During operation, the injection device 1 is supplied with fuel under high pressure by a high-pressure accumulator (common rail) 3 via a high-pressure line 5. The injection device 1 has an injection valve 8. This contains in a housing 9 connected to the high-pressure line 5 via channels 6 annular space 10, and radially within this an outer valve needle 11, which is calculated on part of its length, from above, essentially as
Hohlzylinder mit runden Querschnitt ausgebildet ist. In ihrem unteren (d. h. radial äußeren Einspritzöffnungen 12 zugewandten) Bereich ist die äußere Ventilnadel 11 bei 13 mit einem von oben nach unten zunehmenden und anschließend wieder abnehmenden inneren Durchmesser ausgebildet. Die Wanddicke verringert sich dadurch stetig und wird in dem unteren Teil 14, beginnend etwa bei einer Kante 15, so gering, dass die äußere Ventilnadel dort elastisch verformbar ist.Hollow cylinder is designed with a round cross-section. In its lower (i.e., radially outer injection openings 12 facing) region, the outer valve needle 11 is formed at 13 with an increasing from top to bottom and then decreasing inner diameter. The wall thickness is thereby reduced steadily and becomes so low in the lower part 14, starting approximately at an edge 15, that the outer valve needle is elastically deformable there.
Die Außenseite der äußeren Ventilnadel 11 ist, beginnend ab der Kante 15, die etwa auf gleicher Höhe liegt wie die maximale Vergrößerung des inneren Durchmessers der äußeren Ventilnadel, zunächst relativ steil (grob angenähert in der Figur etwa 30° gegenüber der Längsachse der Ventilnadeln) kegelstumpfförmig verjüngt und geht bei einer Dichtkante 16 in einen schwächer geneigten (grob angenähert etwa 45° zur Längsachse) kegelstumpfförmigen Abschnitt 17 über. Dieser verjüngt sich nach unten hin in seiner Wanddicke weiter, und überbrückt bei geschlossener äußerer Ventilnadel 11 die inneren Enden der radial äußeren Einspritzöffnungen 12. Das untere Ende der äußeren Ventilnadel 11 bildet eine kreisförmige, im Längsschnitt abgerundete Dichtkante 18, die gegenüber Abnutzung und Verschleiß wenig anfällig ist. Die Dichtkante 18 bildet bei geschlossener äußerer Ventilnadel 11 eine Abdichtung, die verhindert, dass bei geöffneter innerer Ventilnadel 40, die noch beschrieben wird, Kraftstoff zu den raαiai äußeren Einspritzöffnungen 12 gelangt. Im Ausführungsbeispiel steht auch bei geschlossener äußerer Düsennadel Kraftstoff unter hohem Druck an einer Dichtkante 50 und daher an der Dichtkante 18. Die Dichtkante 16 verhindert, dass bei geschlossener äußerer Ventilnadel 11 Kraftstoff aus dem Raum 10 zu den äußeren Einspritzöffnungen 12 und inneren Einspritzöffnungen 54 gelangen kann.The outer side of the outer valve needle 11 is, starting from the edge 15, which is approximately at the same height as the maximum increase in the inner diameter of the outer valve needle, initially relatively steep (roughly approximated in the figure about 30 ° relative to the longitudinal axis of the valve needle) frustoconical tapers and merges at a sealing edge 16 into a slightly inclined (roughly approx. 45 ° to the longitudinal axis) frustoconical section 17. This tapers further down in its wall thickness, and bridges with closed outer valve needle 11, the inner ends of the radially outer injection openings 12. The lower end of the outer valve needle 11 forms a circular, rounded in longitudinal section sealing edge 18, the wear and tear little is vulnerable. The sealing edge 18 forms when the outer valve needle 11 is closed, a seal that prevents when the inner valve needle 40, the still is described, fuel reaches the raαiai outer injection openings 12. In the exemplary embodiment, even with the outer nozzle needle closed, fuel is under high pressure at a sealing edge 50 and therefore at the sealing edge 18. The sealing edge 16 prevents fuel from the space 10 from reaching the outer injection openings 12 and inner injection openings 54 when the outer valve needle 11 is closed ,
Die äußere Ventilnadel 11 ist zentral durchbohrt, sie weist zwei Bohrungen mit unterschiedlichem Durchmesser auf. Die untere Bohrung im unteren Teil der äußeren Ventilnadel 11 weist einen größeren Durchmesser d1 auf als die obere Bohrung 19 im oberen Teil, wo der Durchmesser mit d2 bezeichnet ist. Die zylindrische Außenfläche der äußeren Ventilnadel 11 trägt in ihrem oberen Endbereich eine Dichthülse 20, die durch eine an der äußeren Ventilnadel 11 abgestützte Druckfeder 22 zur Anlage an der Unterseite 24 eines die Kanäle 6 enthaltenden Teils 26 der Einspritzvorrichtung 1 gedrückt wird. Die Dichthülse 20 begrenzt oberhalb der oberen Endfläche 28 der äußeren Ventilnadel 11 einen ersten, als Wandlervolumen dienenden Steuerraum 30, der in bekannter Weise über Führungsspalte der verschiedenen Teile der Vorrichtung mit CR-Druck gefüllt wird, und der nicht über ein Steuerventil vom Druck entlastet wird. An seiner Oberseite wird der erste Steuerraum 30 durch einen Kolben 32 begrenzt, der in einer Bohrung 34 des Teils 26 weitgehend dichtend (das heißt, dass enge Führungsspalte zum Füllen des Wandlerraums 30 zulässig sind) gleitet, und der durch einen Betätiger 33, im Beispiel eine Piezoaktor, dessen nicht sichtbares oberes Ende in der Einspritzvorrichtung 1 fest verankert ist, mechanisch antreibbar ist. Der Kolben 32 trägt zentrisch, fest verbunden, einen weiteren Kolben 35 mit kleinerem Durchmesser d2 als der des Kolbens 32. Der weitere Kolben 35 greift gleitend und dichtend, mit zulässigen Führungsspalten zum Füllen des Raums 38, in die obere Bohrung 19 mit dem Durchmesser d2 in der äußeren Düsennadel 11 ein.The outer valve needle 11 is pierced centrally, it has two holes with different diameters. The lower bore in the lower part of the outer valve needle 11 has a larger diameter d1 than the upper bore 19 in the upper part, where the diameter is denoted by d2. The cylindrical outer surface of the outer valve needle 11 carries in its upper end region a sealing sleeve 20, which is pressed by a supported on the outer valve needle 11 compression spring 22 to rest against the underside 24 of the channels 6 containing part 26 of the injector 1. The sealing sleeve 20 defines above the upper end face 28 of the outer valve needle 11 a first, serving as a transducer volume control chamber 30 which is filled in a known manner via guide gaps of the various parts of the device with CR pressure, and is not relieved via a control valve from the pressure , At its upper side, the first control chamber 30 is bounded by a piston 32 which slides in a bore 34 of the part 26 largely sealingly (that is, narrow guide gaps for filling the converter space 30 are allowed) and by an actuator 33, in the example a piezoelectric actuator whose non-visible upper end is firmly anchored in the injection device 1, is mechanically driven. The piston 32 carries, fixedly connected, a further piston 35 with a smaller diameter d2 than that of the piston 32. The further piston 35 slidably and sealingly engages, with permissible guide gaps for filling the space 38, in the upper bore 19 with the diameter d2 in the outer nozzle needle 11 a.
Koaxial in der äußeren Düsennadel 11 ist die innere Düsennadel 40 gleitend verschiebbar geführt. Sie hat in ihrem sich über den größten Teil der Länge erstreckenden mittleren Bereich 41 oder Hauptteil generell die Form eines Vollzylinders mit dem Außendurchmesser d1. Oberhalb von dem genannten zylindrischen Teil setzt sich die Düsennadel durch einen zylindrischen Abschnitt 42 mit einem kleineren Außendurchmesser αz rort, der in die entsprechende obere Bohrung 19 der äußeren Düsennadel dichtend und verschiebbar eingreift und dessen oberes Ende von dem unteren Ende des weiteren Kolbens 35 einen Abstand hat. Daher ist zwischen diesen beiden als Kolben wirkenden Teilen ein zweiter Steuerraum 38 (oder Wandlervolumen) eingeschlossen, das ebenfalls durchCoaxially in the outer nozzle needle 11, the inner nozzle needle 40 is slidably guided. It has generally in the form of a solid cylinder with the outer diameter d1 in its extending over the largest part of the length of the central region 41 or main part. Above the said cylindrical part, the nozzle needle is inserted through a cylindrical section 42 αz rort with a smaller outer diameter, which sealingly and slidably engages in the corresponding upper bore 19 of the outer nozzle needle and the upper end of which has a distance from the lower end of the further piston 35. Therefore, between these two parts acting as a piston, a second control chamber 38 (or transducer volume) is included, which also by
Führungsspalte im Betrieb mit Kraftstoff unter Druck gefüllt wird. Im Beispiel wird im Bereich des Steuerraums 38 keine Wegübersetzung erzeugt. Der zweite Steuerraum 38 ist somit in die äußere Düsennadel 11 integriert und Teile des zugehörigen Wandlers befinden sich mindestens teilweise im Inneren der Bohrung mit Durchmesser d2 in der äußeren Düsennadel und bewirken keine Vergrößerung der Baulänge.Guide column in operation with fuel is filled under pressure. In the example, no path translation is generated in the area of the control room 38. The second control chamber 38 is thus integrated into the outer nozzle needle 11 and parts of the associated transducer are at least partially in the interior of the bore with diameter d2 in the outer nozzle needle and cause no increase in the overall length.
Oberhalb des oberen Endes des Teils 41 mit dem großen Außendurchmessers d1 setzt sich die entsprechende Bohrung in der äußeren Düsennadel 11 nach oben hin fort, damit die innere Ventilnadel aus der in der Figur gezeigten Sperrstellung angehoben werden kann, auch wenn die äußere Ventilnadel, ebenfalls in der Sperrstellung gezeigt, nicht angehoben wird. Auch ist die Gestaltung der Ventilnadeln so, dass die äußere Ventilnadel in ihre Öffnungsstellung gebracht werden kann, wenn die innere Ventilnadel in der Sperrstellung verbleibt, und umgekehrt. Die bevorzugte Ausführungsform ist hinsichtlich der auftretenden Kräfte (hydraulische Kräfte und Federkraft) so dimensioniert, dass die innere Ventilnadel nur angehoben (geöffnet) werden kann, wenn die äußere Ventilnadel angehoben worden ist.Above the upper end of the portion 41 with the large outer diameter d1, the corresponding bore in the outer nozzle needle 11 continues upward, so that the inner valve needle can be lifted from the blocking position shown in the figure, even if the outer valve needle, also in the blocking position shown, not raised. Also, the design of the valve needles is such that the outer valve needle can be brought into its open position when the inner valve needle remains in the locked position, and vice versa. The preferred embodiment is dimensioned in terms of the forces occurring (hydraulic forces and spring force) so that the inner valve needle can only be raised (opened) when the outer valve needle has been raised.
Die in die äußere Ventilnadel 11 von unten her eingebrachte Bohrung mit Durchmesser d1 reicht so weit nach oben, dass die innere Ventilnadel 40 bei geschlossener Ventilnadel 11 geöffnet werden kann. Die genannte Bohrung schafft in ihrem oberen Endbereich einen im Beispiel ringförmigen Raum 46, der den Abschnitt 42 der inneren Düsennadel mit dem Durchmesser d2 umgibt. Statt eines einzigen Raumes 46 könnten mehrere segmentförmige Räume im Abstand inThe introduced into the outer valve needle 11 from below bore with diameter d1 extends so far up that the inner valve needle 40 can be opened when the valve needle 11 is closed. Said bore creates in its upper end region an annular space 46 in the example, which surrounds the section 42 of the inner nozzle needle with the diameter d2. Instead of a single room 46 could be several segment-shaped spaces at a distance in
Umfangsrichtung oder nur ein einziger segmentförmiger Raum vorhanden sein. Der Raum 46 ist mit dem unter CR-Druck stehenden Raum 10 über einer Mehrzahl von im Wesentlichen radial verlaufenden Kanälen 47 verbunden. Der im Raum 46 herrschende Druck ist gleich dem Druck im Raum 10 und wirkt auf eine Druckfläche 48 der äußeren Ventilnadel 11 nach ooen. bs versteht sich, dass die Druckfläche 48 auch dann in der gezeigten Größe vorhanden ist, wenn sie nicht an einem für den Betrachter leicht erkennbaren Ende einer gegenüber den Bohrungen 47 vertieften Stelle angeordnet ist. Bei geschlossener äußerer Ventilnadel 11 wirkt der Druck im Raum 10 auch auf die an der Dichtkante 16 wirksame Druckstufe, denn an der Außenseite des Abschnitts 41 sind Kanäle 49 vorgesehen, die den Kraftstoff nach unten leiten. Die Druckstufe ist eine Ringfläche mit dem äußeren Durchmesser d4 (= Außendurchmesser des oberen Teils der äußeren Ventilnadel 11 ) und dem inneren Durchmesser s1 (= Durchmesser des von der Dichtkante 16 beschriebenen Kreises). Vom Raum 46 her wird der weitere Steuerraum 38 über Führungsspalte, also eine den Kraftstoff in geringer Menge durchlassende Führung, mit Kraftstoff gefüllt. Dennoch ist die Wirkung der weiteren Steuerkammer als Wandlerraum gewährleistet.Circumferential direction or only a single segment-shaped space may be present. The space 46 is connected to the CR pressurized space 10 via a plurality of substantially radially extending channels 47. The pressure prevailing in the space 46 is equal to the pressure in the space 10 and acts on a pressure surface 48 of the outer valve needle 11 ooen. It is understood that the pressure surface 48 is also present in the size shown, if it is not arranged at an easily recognizable to the viewer end of a relative to the holes 47 recessed location. When the outer valve needle 11 is closed, the pressure in the space 10 also acts on the pressure stage acting on the sealing edge 16, because channels 49 are provided on the outer side of the portion 41 and guide the fuel downwards. The pressure stage is an annular surface with the outer diameter d4 (= outer diameter of the upper part of the outer valve needle 11) and the inner diameter s1 (= diameter of the circle described by the sealing edge 16). From the space 46, the further control chamber 38 is filled with fuel via guide gaps, that is to say a guide which allows passage of the fuel in a small amount. Nevertheless, the effect of the other control chamber is guaranteed as a converter room.
Zu den äußeren Einspritzöffnungen 12 gelangt im Betrieb der Kraftstoff entlang Strömungskanälen 58 zwischen der Außenseite der äußeren Düsennadel und dem Gehäuse 9 über den Ventilsitz der Dichtkante 16 (bei geöffneter Düsennadel). Zu der Dichtkante 50 der inneren Ventilnadel 40 gelangt Kraftstoff unter hohem Druck auch bei geschlossener äußerer Düsennadel vom Ringraum 46 über die Kanäle 49, die zwischen der Außenfläche des Abschnitts 41 der inneren Ventilnadel 40 und der diesen Abschnitt 41 führenden Bohrung der äußeren Ventilnadel 11 vorgesehen sind.During operation, the fuel reaches the outer injection openings 12 along flow channels 58 between the outer side of the outer nozzle needle and the housing 9 via the valve seat of the sealing edge 16 (with the nozzle needle open). To the sealing edge 50 of the inner valve needle 40 fuel passes under high pressure, even with the outer nozzle needle closed from the annular space 46 via the channels 49 which are provided between the outer surface of the portion 41 of the inner valve needle 40 and the portion 41 leading bore of the outer valve needle 11 ,
In Betrieb arbeitet die Anordnung so, dass der Betätiger 33 in der Sperrstellung beider Ventilnadeln den Kolben 32 in einer nach unten gedrückten Stellung hält. Wird der Kolben 32 durch elektrische Ansteuerung des Betätigers 33 nach oben bewegt, so sinkt dabei der Druck in dem ersten Steuerraum 30 und dem zweiten Steuerraum 38 ab. Die Anordnung ist so dimensioniert (durch die hydraulisch wirksamen Flächen einschließlich der Durchmesser der Dichtsitze, und durch die Kraft der Feder 22), dass bei einer relativ kleinen Bewegung des Kolbens 32 nach oben und einer dementsprechend geringen Absenkung des Drucks in den beiden Steuerräumen sich zunächst nur die äußere Ventilnadel nach oben bewegt. Dabei bleibt trotz des verringerten Drucks im weiteren Steuerraum 38 die innere Ventilnadel 40 geschlossen. Wenn der Betätiger 33 so angesteuert wird, dass sich der Kolben 32 weiter nach oben bewegt und dadurch den Druck im Steuerraum 38 weiter verringert, bewegt sich auch die innere Ventilnaαei 4U nach oben.In operation, the arrangement operates so that the actuator 33 in the locked position of both valve needles keeps the piston 32 in a depressed down position. If the piston 32 is moved upward by electrical actuation of the actuator 33, the pressure in the first control chamber 30 and the second control chamber 38 decreases. The arrangement is dimensioned (by the hydraulically effective surfaces including the diameter of the sealing seats, and by the force of the spring 22) that with a relatively small movement of the piston 32 upwards and a correspondingly small reduction in the pressure in the two control chambers initially only the outer valve needle moves upwards. In this case, despite the reduced pressure in the other control chamber 38, the inner valve needle 40 is closed. When the actuator 33 is controlled so that the piston 32 continues to move upwards and thereby further reduces the pressure in the control chamber 38, Also moves the inner Ventilnaαei 4U upwards.
Damit dies geschehen kann, ist vorzugsweise der Durchmesser s2 des Dichtsitzes der Dichtkante 50 nahe dem unteren Ende der inneren Düsennadel 40 kleiner als der Führungsdurchmesser d2, mit dem der obere Teil 42 der inneren Ventilnadel in der äußeren Ventilnadel geführt wird. Durch diese Bemessung wird nämlich die im Ringraum 46 auf die innere Ventilnadel nach unten wirkende Kraft überwunden.For this to happen, preferably the diameter s2 of the sealing seat of the sealing edge 50 near the lower end of the inner nozzle needle 40 is smaller than the guide diameter d2 with which the upper part 42 of the inner valve needle is guided in the outer valve needle. By this design, namely the forces acting in the annular space 46 on the inner valve needle downward force is overcome.
Im Beispiel wird der Kolben 32 in einer Bohrung des Teils 26 geführt, die praktisch den gleichen Durchmesser hat wie der Außendurchmesser des oberen Teils der äußeren Ventilnadel 11. Es wirkt somit diejenige Fläche des Kolbens 32, die oberhalb der ringförmigen Endfläche der äußeren Ventilnadel 11 liegt, praktisch mit dem Flächenverhältnis 1 :1 , also ohne Kraftübersetzung und ohne Weg- und Geschwindigkeitsübersetzung auf die äußere Ventilnadel 11. Ähnlich ist im Beispiel der Durchmesser der Durchmesser des zweiten Kolbens 35 gleich demIn the example, the piston 32 is guided in a bore of the part 26, which has practically the same diameter as the outer diameter of the upper part of the outer valve needle 11. Thus, it acts that surface of the piston 32, which lies above the annular end surface of the outer valve needle 11 , practically with the area ratio 1: 1, ie without power transmission and without displacement and speed translation to the outer valve needle 11. Similarly, in the example, the diameter of the diameter of the second piston 35 is equal to the
Durchmesser d2 des oberen Abschnitts 42 der inneren Düsennadel 40, so dass auch im Bereich des zweiten Steuerraums 38 keine Geschwindigkeits- oder Kraftübersetzung stattfindet. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung ist mindestens eine Kraftübersetzung (im Raum 30 und/oder 38) vorgesehen, die vom Verhältnis 1 :1 abweicht, vorzugsweise um mindestens 10% abweicht.Diameter d2 of the upper portion 42 of the inner nozzle needle 40, so that there is no speed or force transmission in the region of the second control chamber 38. In other embodiments of the invention, at least one force transmission (in space 30 and / or 38) is provided, which deviates from the ratio 1: 1, preferably deviates by at least 10%.
Wenn der Aktor 33 so betätigt wird, dass er den Kolben 32 nach unten drückt, so schließt zuerst die innere Düsennadel, und bei weiter zunehmendem Druck in dem Steuerraum 30 auch die äußere Düsennadel.When the actuator 33 is operated to push the piston 32 downwardly, the inner nozzle needle first closes, and as the pressure in the control chamber 30 increases further, the outer nozzle needle also closes.
Insgesamt hat die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil eines sehr kompakten Aufbaus einer Koaxial-Vario-Düse, die im Emissionsbereich (Teillastbereich eines Verbrennungsmotors, insbesondere zum Antrieb von Kraftfahrzeugen) nur die äußere Lochreihe (äußere Einspritzöffnungen 12) öffnet, und bei Volllast zusätzlich die inneren Einspritzöffnungen. Overall, the device according to the invention has the advantage of a very compact design of a coaxial Vario nozzle, which opens only the outer row of holes (outer injection openings 12) in the emission area (partial load range of an internal combustion engine), and at full load additionally the inner injection openings ,

Claims

Patentansprüche claims
1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1 ) mit einer inneren Ventilnadel (40) und einer diese umgebenden äußeren Ventilnadel (11 ), mit mindestens einer bezüglich einer Längsachse der Ventilnadeln radial weiter innen angeordneten inneren Einspritzöffnung (54) und mindestens einer radial weiter außen angeordneten äußeren Einspritzöffnung (12), wobei im Betrieb der Weg für Kraftstoff zu den Einspritzöffnungen durch die innere bzw. äußere Ventilnadel gesperrt und frei gegeben wird, wobei die Ventilnadeln in der gesperrten Stellung mit Dichtkanten abdichtend an zugeordneten Ventilsitzen anliegen und die innere Ventilnadel (40) eine Dichtkante (50) und die äußere Ventilnadel (11 ) eine Dichtkante (16) aufweist, mit einer die Ventilnadeln in vorbestimmter Reihenfolge in die geöffnete Stellung bringenden Steuerungsvorrichtung,1. Fuel injection device (1) with an inner valve needle (40) and an outer valve needle (11) surrounding the latter, with at least one inner injection opening (54) arranged radially further inwardly relative to a longitudinal axis of the valve needles and at least one outer injection opening (FIG. 12), wherein in operation the path for fuel to the injection openings is blocked and released by the inner or outer valve needle, wherein the valve needles in the locked position with sealing edges sealingly abut against associated valve seats and the inner valve needle (40) has a sealing edge ( 50) and the outer valve needle (11) has a sealing edge (16) with a control device which brings the valve needles into the open position in a predetermined sequence,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
ein Teil (41) der inneren Düsennadel (40) in einer Aussparung der äußeren Düsennadel (11 ) verschiebbar ist, dass sich an den genannten Teil (41) an dessen den Einspritzöffnungen abgewandter Seite ein fest verbundener zylindrischera part (41) of the inner nozzle needle (40) in a recess of the outer nozzle needle (11) is displaceable, that at the said part (41) on its side facing away from the injection openings a firmly connected cylindrical
Abschnitt (42) anschließt, der verschiebbar von einer Seite her in eine in der äußeren Düsennadel (11) angebrachte Bohrung (19) eingreift, in die von der anderen Seite her verschiebbar ein mit einem Kolben (32) fest verbundener weiterer Kolben (35) eingreift, wobei zwischen diesem und dem Abschnitt (42) ein einen zweiten Steuerraum (38) bildender Zwischenraum besteht, dass zwischen der ringförmigen, die Fläche der Bohrung (19) nicht enthaltenden den Einspritzdüsen abgewandten Endfläche (28) der äußeren Düsennadel (11 ), der dieser zugewandten Fläche des Kolbens (32) und einer seitlichen Begrenzung ein Steuerraum(30) abgegrenzt ist, und dass der Kolben (32) mit einem Betätiger (33) gekoppelt ist. Section (42) connects, which engages displaceably from one side into a bore (19) mounted in the outer nozzle needle (11), in which from the other side displaceable with a piston (32) fixedly connected further piston (35) engages, between which and the portion (42) a second control chamber (38) forming gap that between the annular, the surface of the bore (19) not containing the injectors facing away from the end surface (28) of the outer nozzle needle (11), the said facing surface of the piston (32) and a lateral boundary a control chamber (30) is delimited, and that the piston (32) with an actuator (33) is coupled.
2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Teil (41) der inneren Düsennadel (40) einen Durchmesser (d1 ) hat, der größer ist als der Durchmesser (d2) des mit dem Teil (41 ) verbundenen Abschnitts (42).A fuel injector (1) according to claim 1, characterized in that said part (41) of the inner nozzle needle (40) has a diameter (d1) greater than the diameter (d2) of the part (41) connected to it Section (42).
3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Abstand von beiden Enden der äußeren Ventilnadel (40) ein im Betrieb Kraftstoff unter hohem Druck führender, die äußere Ventilnadel (40) umgebender Raum (10) über mindestens einen durch die zylindrische Wandung der äußeren Ventilnadel hindurch gehenden Kanal (47) mit einem mit der Außenseite der inneren Ventilnadel (11 ) in Verbindung stehenden Raum (46) verbunden ist.3. Fuel injection device (1) according to claim 1 or 2, characterized in that at a distance from both ends of the outer valve needle (40) leading in operation fuel under high pressure, the outer valve needle (40) surrounding space (10) over at least a passage (47) passing through the cylindrical wall of the outer valve needle is connected to a space (46) communicating with the outside of the inner valve needle (11).
4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (46) über mindestens einen Kanal (49), der an der Außenfläche des4. Fuel injection device (1) according to claim 3, characterized in that the space (46) via at least one channel (49) on the outer surface of the
Abschnitts (41 ) der inneren Ventilnadel (40) vorgesehen ist, mit einer Dichtkante (50) der inneren Ventilnadel (40) in Verbindung ist.Section (41) of the inner valve needle (40) is provided, with a sealing edge (50) of the inner valve needle (40) is in communication.
5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie so dimensioniert ist, dass bei einer Verminderung des Drucks in dem mit der äußeren Ventilnadel (11 ) in Verbindung stehenden Steuerraum (30) die äußere Ventilnadel zuerst öffnet. 5. Fuel injection device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that it is dimensioned so that when a reduction of the pressure in the control valve with the outer valve needle (11) control chamber (30) opens the outer valve needle first.
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