EP1381774B1

EP1381774B1 - Fuel injection device with two coaxial valve elements

Info

Publication number: EP1381774B1
Application number: EP02729851A
Authority: EP
Inventors: Detlev Potz; Gerhard Mack; Thomas Kuegler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-04-17
Filing date: 2002-04-04
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2022-04-04
Also published as: BR0204830A; PL358121A1; DE10118699A1; JP2004518907A; EP1381774A1; DE50207439D1; WO2002084110A1; JP4076142B2

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel injection device for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.

In der DE 40 23 223 A1 ist eine Kraftstoff-Einspritzdüse gezeigt, in deren langgestrecktem Gehäuse zwei zueinander koaxiale Ventilnadeln geführt sind. Am Einspritzende ist das Gehäuse geschlossen und umfasst zwei axial voneinander beabstandete Reihen von über den Umfang verteilten Spritzlöchern. Zwischen den ventilnadeln ist eine Trennhülse vorhanden, und die Ventilnadeln können unabhängig voneinander über separate Kraftstoffzuführungen betätigt werden. Derartige Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen werden für direkt-einspritzende Brennkraftmaschinen verwendet. Der Sinn der zwei Ventilnadeln liegt in der Anpassung der Einspritzcharakteristik an die Betriebslast, was u.a. für das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine wichtig ist.In DE 40 23 223 A1 a fuel injection nozzle is shown in the elongated housing two mutually coaxial valve needles are guided. At the injection end, the housing is closed and includes two axially spaced rows of circumferentially spaced spray holes. There is a separating sleeve between the valve needles and the valve needles can be operated independently via separate fuel supply lines. Such fuel injectors are used for direct-injection internal combustion engines. The purpose of the two valve needles lies in the adjustment of the injection characteristic to the operating load, what u.a. is important for the emission behavior of the internal combustion engine.

Die DE 32 14 040 A1 offenbart einen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung mit zwei koaxialen Ventilelementen, die über einen Anschlag miteinander wenigstens zeitweise in Wirkverbindung stehen.DE 32 14 040 A1 discloses a fuel injection device with two coaxial valve elements, which are at least temporarily in operative connection via a stop.

Für den Einbau der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung steht üblicherweise nur wenig Platz am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine zur Verfügung. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie möglichst klein baut.For installation of the fuel injection device is usually only little space on the cylinder head of the internal combustion engine available. It is therefore an object of the present invention, a fuel injection device of the type mentioned in such a way that it builds as small as possible.

Diese Aufgabe wird durch eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a fuel injection device having the features of claim 1.

Advantages of the invention

Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung werden die ventilelemente nicht mehr unabhängig voneinander bewegt. Stattdessen ist die Bewegung des einen Ventilelements an eine Bewegung des anderen Ventilelements gekoppelt. Dies ermöglicht es, auf eine getrennte Ansteuerung der beiden ventilelemente zu verzichten. Auf diese Weise kann die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung kleiner bauen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung sind ferner keinerlei mechanische Mittel erforderlich, um eine Bewegung des anderen Ventilelements zu bewirken. Diese Kraftstoff-Einspritzvorrichtung arbeitet somit verschleißfrei und hat daher eine besonders lange Lebensdauer.In the fuel injection device according to the invention, the valve elements are no longer moved independently. Instead, the movement of the one valve element is coupled to a movement of the other valve element. This makes it possible to dispense with a separate control of the two valve elements. In this way, the fuel injection device can build smaller. Furthermore, the inventive design no mechanical means are required to effect a movement of the other valve element. This fuel injection device thus operates wear-free and therefore has a particularly long life.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are specified in subclaims.

In einer ersten Weiterbildung ist angegeben, dass die axial voneinander beabstandeten Austrittsöffnungen dann, wenn beide Ventilelemente von den zugehörigen Ventilsitzen abgehoben sind, fluidisch miteinander verbunden sind. Bei dieser Weiterbildung ist zwischen den beiden Ventilelementen also kein Trennelement vorhanden, was nochmals die Außenabmessungen der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung verringert. Darüber hinaus sind insbesondere an dem hoch belasteten Einspritz-Ende der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung weniger Teile vorhanden, was die Zuverlässigkeit im Betrieb der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung verbessert.In a first development it is indicated that the axially spaced outlet openings are fluidly connected to each other when both valve elements are lifted from the associated valve seats. In this training is between the two Valve elements thus no separating element present, which again reduces the outer dimensions of the fuel injection device according to the invention. In addition, fewer parts are present especially at the highly loaded injection end of the fuel injection device, which improves the reliability in operation of the fuel injection device according to the invention.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das innere Ventilelement zuerst öffnet und bei einer Bewegung nach einem bestimmten Weg eine Bewegung des äußeren Ventilelements bewirkt. Dabei wird besonders bevorzugt, wenn in dem anderen Ventilelement mindestens eine Öffnung vorhanden ist, welche in geschlossenem Zustand der Einspritzvorrichtung den Zugang zum Strömungskanal vom Kraftstoffeinlass her um eine Strecke überdeckt.Furthermore, it is proposed that the inner valve element opens first and causes a movement of the outer valve element in a movement after a certain way. It is particularly preferred if in the other valve element at least one opening is present, which covers the access to the flow channel from the fuel inlet by a distance in the closed state of the injection device.

Bei einer besonders bevorzugten weiterbildung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist eine schaltbare Hubbegrenzung vorgesehen, durch die der Hub des zuerst öffnenden Ventilelements so begrenzt werden kann, dass die Mitnehmerverbindung zwischen den beiden Ventilelementen noch nicht greift. Diese Weiterbildung ermöglicht es, die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung wahlweise mit nur einem Ventilelement in geöffnetem Zustand oder mit beiden ventilelementen in geöffnetem Zustand zu betreiben. Auf einfache Art und Weise ist somit bspw. eine Verdoppelung bzw. eine Halbierung der von der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung abgegebenen Kraftstoffmenge möglich.In a particularly preferred further development of the fuel injection device according to the invention, a switchable stroke limiter is provided, by means of which the stroke of the first opening valve element can be limited so that the driver connection between the two valve elements does not yet engage. This development makes it possible to operate the fuel injection device optionally with only one valve element in the open state or with both valve elements in the open state. In a simple manner, for example, a doubling or halving of the amount of fuel delivered by the fuel injection device is possible.

Besonders bevorzugt ist dabei, dass die Hubbegrenzung hydraulisch arbeitet. In diesem Fall kann auf elektrische Komponenten im Bereich der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung verzichtet werden. Dies erhöht die Betriebssicherheit der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung.It is particularly preferred that the stroke limitation works hydraulically. In this case, it is possible to dispense with electrical components in the region of the fuel injection device. This increases the reliability of the fuel injection device.

Ferner kann das zuerst öffnende Ventil mit einer ersten Druckfläche verbunden sein, welche eine Steuerkammer begrenzt, und die Steuerkammer kann fluidisch verschließbar sein. Wird die Steuerkammer fluidisch geschlossen, wirkt das in der Steuerkammer eingeschlossene Fluidvolumen aufgrund seiner geringen Kompressibilität wie ein mechanischer Anschlag, an dem die erste Druckfläche anliegt. Auf diese Weise wird der Hub des zuerst öffnenden Ventilelements begrenzt.Further, the first-opening valve may be connected to a first pressure surface defining a control chamber, and the control chamber may be fluidically closable. When the control chamber is fluidically closed, the fluid volume trapped in the control chamber, due to its low compressibility, acts like a mechanical stop against which the first pressure surface bears. In this way, the stroke of the first opening valve element is limited.

Das zuerst öffnende Ventilelement kann mit einer zweiten Druckfläche verbunden sein, welche bei einer Druckbeaufschlagung eine Öffnungsbewegung des Ventilelements bewirkt, wobei die erste Druckfläche größer ist als die zweite Druckfläche. Dies ermöglicht es, den Druck im Steuerraum möglichst gering zu halten.The first opening valve element may be connected to a second pressure surface, which causes an opening movement of the valve element when pressurized, wherein the first pressure surface is greater than the second pressure surface. This makes it possible to keep the pressure in the control room as low as possible.

Erfindungsgemäß wird auch vorgeschlagen, dass in der Wand der Steuerkammer eine Ablauföffnung vorhanden ist und dass ein Steuerelement mit dem zuerst öffnenden Ventilelement verbunden ist, welches im geschlossenen Zustand der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung von der Ablauföffnung beabstandet ist und im Verlauf einer Bewegung des Ventilelements die Ablauföffnung dichtend verdeckt. Durch diese Weiterbildung wird die fluidische Kapselung der Steuerkammer nach einem bestimmten, von dem zuerst öffnenden ventilelement zurückgelegten weg auf besonders einfache Art und Weise hergestellt.According to the invention it is also proposed that in the wall of the control chamber, a drain opening is present and that a control element is connected to the first opening valve element, which is spaced in the closed state of the fuel injection device from the drain opening and in the course of movement of the valve element, the drain opening sealing covered. As a result of this refinement, the fluidic encapsulation of the control chamber is produced in a particularly simple way after a certain distance traveled by the first opening valve element.

Der fluidische Verschluss der Steuerkammer kann auf einfache Art und Weise dadurch aufgehoben werden, dass die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ein schaltbares Ventil aufweist, über das die Steuerkammer mit einem Auslass verbindbar ist. Eine solche Aufhebung des fluidischen Verschlusses der Steuerkammer hebt die Hubbegrenzung auf, so dass das zuerst öffnende Ventilelement den vollen Öffnungsweg zurücklegen und dabei das zweite Ventilelement mitnehmen kann.The fluidic closure of the control chamber can be canceled in a simple manner in that the fuel injection device has a switchable valve, via which the control chamber can be connected to an outlet. Such a lifting of the fluidic Closure of the control chamber lifts the stroke limiter, so that the first opening valve element can cover the full opening travel while taking the second valve element.

Um auf elektrische Komponenten im Bereich der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung verzichten zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn das Ventil hydraulisch schaltbar ist.In order to dispense with electrical components in the field of fuel injection device, it is particularly advantageous if the valve is hydraulically switchable.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist das später öffnende Ventilelement mit einer dritten Druckfläche verbunden, welche bei einer Druckbeaufschlagung das Ventilelement auf den Ventilsitz drückt. Hierdurch wird sichergestellt, dass dann, wenn das zuerst öffnende Ventilelement vom Ventilsitz abhebt und beispielsweise die Hubbegrenzung eingeschaltet ist, das andere Ventilelement weiterhin auf den Ventilsitz gedrückt wird.In a particularly preferred embodiment of the fuel injection device according to the invention, the later-opening valve element is connected to a third pressure surface, which presses the valve element onto the valve seat when the pressure is applied. This ensures that when the first opening valve element lifts from the valve seat and, for example, the stroke limiter is turned on, the other valve element is still pressed onto the valve seat.

Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine.The invention further relates to a fuel system for an internal combustion engine and an internal combustion engine.

drawing

Nachfolgend werden mehrere nicht erfindungsgemäße Beispiele (Fig. 1-9), sowie ein Ausführungsbeispiel der Erfindung (Fig. 10-11) unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1:: einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung;
Fig. 2:: eine Detailansicht eines Bereichs der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung von Fig. 1;
Fig. 3:: eine Detaildarstellung eines weiteren Bereichs der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung von Fig. 1;
Fig. 4:: einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung;
Fig. 5:: eine Detailansicht eines ersten Bereichs der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung von Fig. 4; und
Fig. 6:: einer Detailansicht eines zweiten Bereichs der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung von Fig. 4.
Fig. 7:: einen teilweisen Längsschnitt durch einen Bereich eines dritten Ausführungsbeispiels einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung;
Fig. 8:: einen Längsschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung;
Fig. 9:: einen Längsschnitt durch einen Bereich der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung von Fig. 8;
Fig. 10:: einen Längsschnitt durch ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung; und
Fig. 11:: einen Längsschnitt durch einen Bereich der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung von Fig. 10.

Hereinafter, several non-inventive examples (FIGS. 1-9), as well as an embodiment of the invention (Figs. 10-11) will be explained in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing show:

Fig. 1:: a longitudinal section through a first embodiment of a fuel injection device;
Fig. 2:: a detail view of a portion of the fuel injection device of Fig. 1;
3:: a detailed view of another portion of the fuel injection device of Fig. 1;
4:: a longitudinal section through a second embodiment of a fuel injection device;
Fig. 5:: a detail view of a first portion of the fuel injection device of Fig. 4; and
Fig. 6:: a detailed view of a second portion of the fuel injection device of Fig. 4th
Fig. 7:: a partial longitudinal section through a portion of a third embodiment of a fuel injection device;
Fig. 8:: a longitudinal section through a fourth embodiment of a fuel injection device;
Fig. 9:: a longitudinal section through a portion of the fuel injection device of Fig. 8;
Fig. 10:: a longitudinal section through a fifth embodiment of a fuel injection device; and
Fig. 11:: a longitudinal section through a portion of the fuel injection device of Fig. 10.

Description of the embodiments

Zunächst wird das in den Fig. 1 - 3 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung erläutert. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung trägt insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst ein Gehäuse 12 mit einem in Fig. 1 oberen Basisabschnitt 14, einem Zentralabschnitt 16 und einem Düsenkörper 18. Über einen Einlass 20 kann die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 10 mit einer Kraftstoff-Hochdruckleitung (nicht dargestellt) verbunden werden. Ein Auslass 22 kann mit einem Niederdruckbereich eines Kraftstoffsystems verbunden werden. Zwischen dem Düsenkörper 18 und dem Basisabschnitt 14 sind in axialer Richtung noch eine Zwischenscheibe 24 und eine Steuerscheibe 26 angeordnet. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung dient zum Einspritzen von Kraftstoff (Benzin oder Diesel) in den Brennraum einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt).First, the embodiment of a fuel injection device illustrated in FIGS. 1-3 will be explained. It comprises a housing 12 with an upper base section 14 in FIG. 1, a central section 16 and a nozzle body 18. Via an inlet 20, the fuel injection device 10 can be connected to a high-pressure fuel line (not shown). An outlet 22 may be connected to a low pressure region of a fuel system. Between the nozzle body 18 and the base portion 14, an intermediate disc 24 and a control disc 26 are arranged in the axial direction. The fuel injector is for injecting fuel (gasoline or diesel) into the combustion chamber of an internal combustion engine (not shown).

Der Düsenkörper 18 weist in seinem in Fig. 1 unteren Bereich eine Einspritzkuppe 28 auf, die mit zwei axial voneinander beabstandeten Reihen von über den Umfang verteilten Austrittsöffnungen 30 und 32 versehen ist (vgl. Fig. 3). Bis auf die Austrittsöffnungen 30 und 32 ist der Düsenkörper 18 also an sinem unteren Ende geschlossen. Im Innern des Düsenkörpers 18 ist eine in seiner Längsrichtung verlaufende Ausnehmung 34 vorgesehen. In ihrem oberen Bereich weist die Ausnehmung 34 eine bauchige Erweiterung 36 auf, die über einen Strömungskanal 38 mit dem Einlass 20 verbunden ist (Fig. 2). In der Ausnehmung 34 sind zwei als Ventilnadeln ausgebildete koaxiale Ventilelemente 40 und 42 angeordnet. Das äußere Ventilelement 42 ist rohrförmig, das innere Ventilelement 40 hat Vollquerschnitt. Beide Ventilelemente 40 und 42 weisen an ihrem unteren Ende Dichtkanten 44 bzw. 46 auf, welche mit entsprechenden Ventilsitzen (ohne Bezugszeichen) zwischen den Austrittsöffnungen 30 und 32 bzw. oberhalb der oberen Austrittsöffnungen 32 zusammenarbeiten. Von der Einspritzkuppe 28 bis zu der bauchigen Erweiterung 36 verläuft zwischen dem äußeren Ventilelement 42 und der Innenwand (ohne Bezugszeichen) der Ausnehmung 34 ein Ringraum 48.The nozzle body 18 has, in its lower region in FIG. 1, an injection dome 28 which is provided with two axially spaced-apart rows of outlet openings 30 and 32 distributed over the circumference (see FIG. 3). Except for the outlet openings 30 and 32, the nozzle body 18 is thus closed at the lower end of sinem. In the interior of the nozzle body 18, a recess 34 extending in its longitudinal direction is provided. In its upper region, the recess 34 has a bulbous extension 36, which via a flow channel 38 with the inlet 20 is connected (Fig. 2). In the recess 34, two formed as valve needles coaxial valve elements 40 and 42 are arranged. The outer valve element 42 is tubular, the inner valve element 40 has a solid cross-section. Both valve elements 40 and 42 have at their lower end sealing edges 44 and 46 which cooperate with corresponding valve seats (without reference numerals) between the outlet openings 30 and 32 and above the upper outlet openings 32. From the injection tip 28 to the bulbous extension 36 extends between the outer valve member 42 and the inner wall (without reference numeral) of the recess 34, an annular space 48th

Der Außendurchmesser des äußeren Ventilelements 42 ist in einem oberen Bereich größer als in einem unteren Bereich. Im Übergang zwischen den beiden Bereichen, etwa auf Höhe der Erweiterung 36, ist eine Druckfläche 50 gebildet, auf deren Bedeutung weiter unten im Detail eingegangen wird. Etwa auf Höhe der bauchigen Erweiterung 36 der Ausnehmung 34 ist an der inneren Mantelfläche (ohne Bezugszeichen) des äußeren Ventilelements 42 ein schräger Absatz 52 ausgebildet. Das äußere Ventilelement 42 erstreckt sich über die Oberseite des Düsenkörpers 18 hinaus bis in eine zentrische Ausnehmung 54 in der Zwischenscheibe 24. Dort liegt das obere Ende des äußeren Ventilelements 42 an einem Steuerkolben 56 an, der in der Ausnehmung 54 in der Zwischenscheibe 24 gleitend geführt ist.The outer diameter of the outer valve element 42 is greater in an upper region than in a lower region. In the transition between the two areas, approximately at the level of the extension 36, a pressure surface 50 is formed, their importance will be discussed in detail below. Approximately at the level of the bulbous extension 36 of the recess 34, an oblique shoulder 52 is formed on the inner circumferential surface (without reference numeral) of the outer valve member 42. The outer valve element 42 extends beyond the upper side of the nozzle body 18 out into a central recess 54 in the intermediate disc 24. There, the upper end of the outer valve element 42 abuts against a control piston 56, which is slidably guided in the recess 54 in the intermediate disc 24 is.

Die Oberseite des Steuerkolbens 56 bildet insgesamt eine erste Druckfläche 57. Ihr Außenrand ist ringförmig hochgezogen. An der Oberseite des Steuerkolbens 56 stützt sich ein Steuerbolzen 58 ab, der sich fast vollständig durch eine zentrische Ausnehmung 60 in der Steuerscheibe 26 hindurcherstreckt. An der Oberseite des Steuerbolzens 58 stützt sich wiederum die stumpfe Spitze eines konischen Federbolzens 62 ab. An dessen Basis liegt eine Druckfeder 64 an, die in einer Ausnehmung 66 im Basisabschnitt 14 des Gehäuses 12 aufgenommen ist. An ihrem von dem Federbolzen 62 abgelegenen Ende stützt sich die Druckfeder 64 an einer ringförmigen Einstellscheibe 68 ab, welche an dem in Fig. 1 oberen Ende der Ausnehmung 66 im Basisabschnitt 14 des Gehäuses 12 angeordnet ist. Die Ausnehmung 66 ist über einen Strömungskanal 70 mit dem Auslass 22 verbunden.The top of the control piston 56 forms a total of a first pressure surface 57. Its outer edge is pulled up in a ring. At the top of the control piston 56, a control pin 58 is supported, which extends almost completely through a central recess 60 in the control disk 26 therethrough. At the top of the control pin 58 in turn supports the blunt tip of a conical Spring bolt 62 from. At its base is located on a compression spring 64 which is received in a recess 66 in the base portion 14 of the housing 12. At its end remote from the spring pin 62, the compression spring 64 is supported on an annular adjusting disk 68, which is arranged on the upper end of the recess 66 in the base portion 14 of the housing 12 in FIG. The recess 66 is connected to the outlet 22 via a flow channel 70.

Das innere Ventilelement 40 ist im äußeren Ventilelement 42 geführt. Im Bereich des Absatzes 52 der inneren Mantelfläche des äußeren Ventilelements 42 ist auf der äußeren Mantelfläche des inneren Ventilelements 40 eine Schulter 72 vorhanden. Wenn die Dichtkanten 44 und 46 der beiden Ventilelemente 40 und 42 an ihren Ventilsitzen im Bereich der Einspritzkuppe 28 anliegen (dieser Zustand ist in den Fig. 1 - 3 dargestellt), sind der Absatz 52 und die Schulter 72 um eine Distanz S1 voneinander beabstandet (vgl. Fig. 2).The inner valve element 40 is guided in the outer valve element 42. In the region of the shoulder 52 of the inner circumferential surface of the outer valve element 42, a shoulder 72 is provided on the outer circumferential surface of the inner valve element 40. When the sealing edges 44 and 46 of the two valve elements 40 and 42 bear against their valve seats in the region of the injection tip 28 (this state is shown in FIGS. 1-3), the shoulder 52 and the shoulder 72 are spaced apart by a distance S1 (FIG. see Fig. 2).

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, endet das innere Ventilelement 40 kurz oberhalb der Schulter 72. Die obere Stirnfläche des inneren Ventilelements 40 ist konkav ausgebildet. Eine hierdurch gebildete Ausnehmung 74 ist über radial verlaufende Öffnungen 76 sowie entsprechende radial verlaufende Kanäle 78 in der Wand des äußeren Ventilelements 42 mit der bauchigen Erweiterung 36 der Ausnehmung 34 und hierdurch über den Strömungskanal 38 mit dem Einlass 20 verbunden. Die Ausnehmung 74 bildet ebenfalls eine Druckfläche, auf deren Bedeutung noch weiter unten eingegangen wird. An dem ringförmigen Rand der Ausnehmung 74 stützt sich ein Verbindungsbolzen 80 ab, der in der in den Fig. 1 - 3 dargestellten Position der Ventilelemente 40 und 42 sich mit seinem oberen Ende ebenfalls am Steuerkolben 56 abstützt.As can be seen from FIG. 2, the inner valve element 40 terminates shortly above the shoulder 72. The upper end face of the inner valve element 40 is concave. A recess 74 formed therethrough is connected via radially extending openings 76 and corresponding radially extending channels 78 in the wall of the outer valve member 42 with the bulbous extension 36 of the recess 34 and thereby through the flow channel 38 to the inlet 20. The recess 74 also forms a pressure surface, whose importance will be discussed below. At the annular edge of the recess 74, a connecting pin 80 is supported, which is also supported on the control piston 56 with its upper end in the position of the valve elements 40 and 42 shown in FIGS. 1-3.

Der Steuerbolzen 58, der zwischen dem Steuerkolben 56 und dem Federbolzen 62 angeordnet ist, hat in einem in Fig. 1 unten angeordneten Abschnitt 82 kreisrunden Querschnitt, wohingegen er in einem in Fig. 1 oberen Abschnitt 84 einen Anschliff 86 aufweist. Der Durchmesser des Abschnitts 82 entspricht in etwa dem Durchmesser der Ausnehmung 60 in der Steuerscheibe 26. In dem in den Fig. 1 - 3 dargestellten geschlossenen Zustand der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 10, in dem also die Dichtkanten 44 und 46 der Ventilelemente 40 und 42 an den jeweiligen Ventilsitzen in der Einspritzkuppe 28 anliegen, ist die Oberseite des Steuerkolbens 56 von der Unterseite der Steuerscheibe 26 um eine Entfernung S2 beabstandet (Fig. 1).The control pin 58, which is arranged between the control piston 56 and the spring pin 62, has a circular cross section in a section 82 arranged at the bottom in FIG. 1, whereas in a top section 84 in FIG. 1 it has a bevel 86. The diameter of the portion 82 corresponds approximately to the diameter of the recess 60 in the control disk 26. In the closed state of the fuel injection device 10 shown in FIGS. 1-3, in which the sealing edges 44 and 46 of the valve elements 40 and 42 at abut the respective valve seats in the injection tip 28, the top of the control piston 56 is spaced from the underside of the control disc 26 by a distance S2 (Fig. 1).

Die Höhe des kreisrunden Abschnitts 82 des Steuerbolzens 58 ist so gewählt, dass er um eine Entfernung S3 über den oberen Rand des Steuerkolbens 56 übersteht, er jedoch von dem unteren Rand der Steuerscheibe 26 noch um eine Entfernung S4 beabstandet ist. Zwischen der Oberseite 57 des Steuerkolbens 56 und der Unterseite der Zwischenscheibe 24 ist.eine Steuerkammer 88 gebildet. Von der Steuerkammer 88 verläuft schräg nach außen eine Absteuerbohrung 90 zu einem Einlassraum 92 eines federbeaufschlagten Kugelventils 94. Ein Steuerkolben 96 des Kugelventils 94 ist in einer exzentrischen Längsbohrung 98 in der Zwischenscheibe 24 geführt. Über einen Niederdruck-Steuerdruckanschluss 100 kann der Steuerkolben 96 beaufschlagt werden, wodurch der Einlassraum 92 des Kugelventils 94 mit einem Lecköl-Ablauf 102 verbunden wird.The height of the circular portion 82 of the control pin 58 is chosen so that it projects beyond a distance S3 over the upper edge of the control piston 56, but it is still spaced from the lower edge of the control disk 26 by a distance S4. A control chamber 88 is formed between the upper side 57 of the control piston 56 and the underside of the intermediate disk 24. From the control chamber 88 extends obliquely outwardly a Absteuerbohrung 90 to an inlet chamber 92 of a spring-loaded ball valve 94. A control piston 96 of the ball valve 94 is guided in an eccentric longitudinal bore 98 in the washer 24. Via a low-pressure control pressure port 100, the control piston 96 can be acted upon, whereby the inlet chamber 92 of the ball valve 94 is connected to a leakage oil drain 102.

Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 10 wird folgendermaßen betrieben:The fuel injection device 10 is operated as follows:

Wenn von der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 10 nur eine vergleichsweise geringe Menge an Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt werden soll, werden nur die in den Fig. 1 - 3 oberen Austrittsöffnungen 32 mit dem Kraftstoff-Einlass 20 verbunden, wohingegen die unteren Austrittsöffnungen 30 vom Kraftstoff-Einlass 20 getrennt bleiben. Hierzu wird das Kugelventil 94 in seinem geschlossenen Zustand belassen, in dem keine Verbindung zwischen der Steuerkammer 88 mit dem Lecköl-Ablauf 102 existiert.When only a comparatively small amount of fuel is injected from the fuel injection device 10 into the combustion chamber of an internal combustion engine 1, 3 upper outlet openings 32 are connected to the fuel inlet 20, whereas the lower outlet openings 30 remain separated from the fuel inlet 20. For this purpose, the ball valve 94 is left in its closed state in which there is no connection between the control chamber 88 with the leak oil drain 102.

Für eine Einspritzung durch die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 10 wird auf hier nicht näher dargestellte Art und Weise eine Druckwelle erzeugt, die über den Kraftstoff-Einlass 20 und den Strömungskanal 38 bis in den Ringraum 48 gelangt. Die Druckwelle führt an der Druckfläche 50 auf der äußeren Mantelfläche des äußeren Ventilelements 42 zu einer axial von der Einspritzkuppe 28 weg gerichteten Kraft, durch die das äußere Ventilelement 42 über den Steuerkolben 56, den Steuerbolzen 58 und den Federbolzen 62 gegen die Federkraft der Druckfeder 64 nach oben bewegt wird. Auf diese Weise hebt die Dichtkante 46 des äußeren Ventilelements 42 vom entsprechenden Ventilsitz im Bereich der Einspritzkuppe 28 des Düsenkörpers 18 ab, was die oberen Austrittsöffnungen 32 über den Ringraum 48 letztlich mit dem Kraftstoffeinlass 20 verbindet.For an injection by the fuel injection device 10, a pressure wave is generated in a manner not shown here, which reaches via the fuel inlet 20 and the flow channel 38 into the annular space 48. The pressure wave leads to the pressure surface 50 on the outer circumferential surface of the outer valve member 42 to a axially directed away from the injection stud 28 force, through which the outer valve member 42 via the control piston 56, the control pin 58 and the spring pin 62 against the spring force of the compression spring 64th is moved upward. In this way, the sealing edge 46 of the outer valve element 42 lifts off from the corresponding valve seat in the region of the injection tip 28 of the nozzle body 18, which ultimately connects the upper outlet openings 32 via the annular space 48 with the fuel inlet 20.

Die Dichtkante 44 des inneren Ventilelements 40 bleibt dabei in Anlage an dem entsprechenden Ventilsitz im Bereich der Einspritzkuppe 28 des Düsenkörpers 18, so dass die unteren Austrittsöffnungen 30 weiterhin vom Kraftstoff-Einlass 20 getrennt bleiben. Dies wird dadurch sichergestellt, dass sich die Druckwelle über die radialen Kanäle 78 im äußeren Ventilelement 42 und die radialen Öffnungen 76 im inneren Ventilelement 40 bis in die konkave Ausnehmung 74 in der oberen Stirnfläche des inneren Ventilelements 40 fortpflanzt. Dadurch, dass die Resultierende der die Druckfläche bildenden konkaven Ausnehmung 74 in entgegengesetzter Richtung zur Resultierenden der Druckfläche 50 verläuft, wird das innere Ventilelement 40 in entgegengesetzter Richtung zum äußeren Ventilelement 42 beaufschlagt und somit mit seiner Dichtkante 44 gegen den entsprechenden Sitz im Düsenkörper 18 gedrückt.The sealing edge 44 of the inner valve element 40 remains in contact with the corresponding valve seat in the region of the injection tip 28 of the nozzle body 18, so that the lower outlet openings 30 remain separated from the fuel inlet 20. This is ensured by the fact that the pressure wave propagates through the radial channels 78 in the outer valve element 42 and the radial openings 76 in the inner valve element 40 into the concave recess 74 in the upper end face of the inner valve element 40. Characterized in that the resultant of the pressure surface forming concave recess 74 in the opposite direction to As a result of the pressure surface 50 extends, the inner valve element 40 is acted upon in the opposite direction to the outer valve element 42 and thus pressed with its sealing edge 44 against the corresponding seat in the nozzle body 18.

Durch die Öffnungsbewegung des äußeren Ventilelements 42 wird auch der Steuerkolben 56 und mit diesem der Steuerbolzen 58 nach oben gedrückt. Der sich in der Steuerkammer 88 befindliche Kraftstoff kann dabei durch den zwischen dem Anschliff 86 und der Ausnehmung 60 in der Steuerscheibe 26 gebildeten Spalt nach oben in die Ausnehmung 66 entweichen und über den Strömungskanal 70 zum Auslass 22 hin abfließen. Im Verlauf der Bewegung des Steuerbolzens 58 dringt jedoch der untere kreisrunde Abschnitt 82 des Steuerbolzens 58 in die Ausnehmung 60 in der Steuerscheibe 26 ein. In diesem Fall ist kein Spalt mehr zwischen dem Steuerbolzen 58 und der Ausnehmung 60 in der Steuerscheibe 26 mehr vorhanden. Der in der Steuerkammer 88 vorhandene Kraftstoff kann somit aus der Steuerkammer 88 nicht mehr entweichen.By the opening movement of the outer valve member 42 and the control piston 56 and with this the control pin 58 is pushed upwards. The fuel located in the control chamber 88 can escape upwards into the recess 66 through the gap formed between the bevel 86 and the recess 60 in the control disk 26 and flow out to the outlet 22 via the flow channel 70. In the course of the movement of the control pin 58, however, penetrates the lower circular portion 82 of the control pin 58 in the recess 60 in the control disc 26 a. In this case, there is no longer any gap between the control bolt 58 and the recess 60 in the control disk 26. The fuel present in the control chamber 88 can thus no longer escape from the control chamber 88.

In der Steuerkammer 88 baut sich somit ein Gegendruck auf, der auf die Druckfläche 57 des Steuerkolbens 56 wirkt. Da diese Druckfläche 57 am Steuerkolben 56 erheblich größer ist als die Druckfläche 50 am äußeren Ventilelement 42, baut sich bereits bei einem relativ geringen Druck in der Steuerkammer 88 eine Gegenkraft auf, wodurch die Bewegung des äußeren Ventilelements 42 gestoppt wird. Durch den in der Steuerkammer 88 eingeschlossenen Kraftstoff wird somit eine Begrenzung des Hubs des äußeren Ventilelements 42 erreicht.In the control chamber 88, a back pressure thus builds up, which acts on the pressure surface 57 of the control piston 56. Since this pressure surface 57 on the control piston 56 is considerably larger than the pressure surface 50 on the outer valve element 42, a counterforce builds up even at a relatively low pressure in the control chamber 88, whereby the movement of the outer valve element 42 is stopped. Thus, limiting the stroke of the outer valve element 42 is achieved by the fuel trapped in the control chamber 88.

Die Entfernung S4 zwischen der Oberseite des kreisrunden Abschnitts 82 des Steuerbolzens 58 und der Unterseite der Steuerscheibe 26 im geschlossenen Zustand der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 10 ist dabei kleiner als die Entfernung S1 zwischen dem Absatz 52 am äußeren Ventilelement 42 und der Schulter 72 am inneren Ventilelement 40. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Bewegung des äußeren Ventilelements 42 gestoppt wird, bevor die Schulter 72 des inneren Ventilelements 40 am Absatz 52 des äußeren Ventilelements 42 in Anlage kommt.The distance S4 between the top of the circular portion 82 of the control pin 58 and the bottom of the control disk 26 in the closed state of the fuel injection device 10 is smaller than the distance S1 between the shoulder 52 on the outer valve member 42 and the shoulder 72 on the inner valve member 40. In this way it is ensured that the movement of the outer valve member 42 is stopped before the shoulder 72 of the inner valve member 40 on Paragraph 52 of the outer valve member 42 comes into abutment.

Wenn gewünscht wird, dass die beiden Reihen von Austrittsöffnungen 30 und 32 für die Einspritzung von Kraftstoff verwendet werden, wird der Niederdruck-Steuerdruckanschluss 100 in der Zwischenscheibe 24 unter Druck gesetzt. Hierdurch wird über den Steuerkolben 96 das Kugelventil 94 von seinem Sitz abgehoben, so dass eine fluidische Verbindung von der Steuerkammer 88 über die Absteuerbohrung 90, den Einlassraum 92 und die exzentrische Längsbohrung 98 hin zum Lecköl-Ablauf 102 existiert.When it is desired that the two rows of exhaust ports 30 and 32 be used for the injection of fuel, the low pressure pilot pressure port 100 in the intermediate disk 24 is pressurized. As a result, the ball valve 94 is lifted from its seat via the control piston 96, so that a fluid connection of the control chamber 88 via the spill port 90, the inlet chamber 92 and the eccentric longitudinal bore 98 to the drain hole 102 exists.

Gelangt nun eine Druckwelle in die Ausnehmung 34 im Düsenkörper 18, wird das äußere Ventilelement 42 wie oben beschrieben gegen die Kraft der Druckfeder 64 bewegt. Anders als oben beschrieben ist die Steuerkammer 88 aber auch dann, wenn der kreisrunde untere Abschnitt 82 des Steuerbolzens 58 in die Ausnehmung 60 in der Steuerscheibe 26 eintaucht, fluidisch nicht abgeschlossen. Stattdessen kann das in der Steuerkammer 88 vorhandene Fluid über die Absteuerbohrung 90 in der oben beschriebenen Art und Weise zum Lecköl-Ablauf 102 abströmen. Die Bewegung des äußeren Ventilelements endet erst, wenn der ringförmige Rand des Steuerkolbens 56 an der Unterseite der Steuerscheibe 26 anliegt. In diesem Fall hat der Steuerkolben 56 und mit ihm das äußere Ventilelement 42 den Weg S2 zurückgelegt.Now, if a pressure wave in the recess 34 in the nozzle body 18, the outer valve member 42 is moved against the force of the compression spring 64 as described above. However, unlike the above, the control chamber 88 is not fluidly closed even when the circular lower portion 82 of the control pin 58 is inserted into the recess 60 in the control disk 26. Instead, the fluid present in the control chamber 88 can flow to the drain outlet 90 via the spill port 90 in the manner described above to the drain outlet 102. The movement of the outer valve element ends only when the annular edge of the control piston 56 rests against the underside of the control disk 26. In this case, the control piston 56 and with it the outer valve element 42 has covered the path S2.

Da der Weg S2 größer ist als der Abstand zwischen dem Absatz 52 und der Schulter 72 im Ruhezustand (S1), kommt der Absatz 52 im Verlauf der Bewegung des äußeren Ventilelements 42 in Anlage an die Schulter 72, wodurch das innere Ventilelement 40 vom äußeren Ventilelement 42 mitgeschleppt wird. Die Dichtkante 44 des inneren Ventilelements 40 hebt somit ebenfalls vom entsprechenden Ventilsitz in der Einspritzkuppe 28 des Düsenkörpers 18 ab, wodurch die unteren Austrittsöffnungen 30 ebenfalls mit dem Kraftstoff-Einlass 20 verbunden werden. Fällt der Druck im Ringraum 48 wieder ab, werden das innere Ventilelement 40 über den Verbindungsbolzen 80 sowie das äußere Ventilelement 42 durch die Druckfeder 64 wieder mit ihren Dichtkanten 44 und 46 gegen die entsprechenden Ventilsitze in der Einspritzkuppe 28 im Düsenkörper 18 gedrückt.Since the path S2 is greater than the distance between the shoulder 52 and the shoulder 72 at rest (S1), the shoulder 52 comes in the course of the movement of the outer Valve element 42 in abutment against the shoulder 72, whereby the inner valve member 40 is entrained by the outer valve member 42. The sealing edge 44 of the inner valve member 40 thus also lifts off from the corresponding valve seat in the injection tip 28 of the nozzle body 18, whereby the lower outlet openings 30 are also connected to the fuel inlet 20. If the pressure in the annular space 48 drops again, the inner valve element 40 is pressed via the connecting pin 80 and the outer valve element 42 by the compression spring 64 again with its sealing edges 44 and 46 against the corresponding valve seats in the injection tip 28 in the nozzle body 18.

Nun wird auf das zweite Ausführungsbeispiel einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 10 Bezug genommen, welches in den Fig. 4 bis 6 dargestellt ist. Der Einfachheit halber tragen solche Elemente und Teile, welche äquivalente Funktionen zu dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel aufweisen, die gleichen Bezugszeichen. Sie sind nicht nochmals im Detail erläutert.Now, reference will be made to the second embodiment of a fuel injection device 10, which is shown in Figs. 4 to 6. For the sake of simplicity, those elements and parts which have equivalent functions to the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 bear the same reference numerals. They are not explained again in detail.

Der grundsätzliche Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel betrifft die Reihenfolge der Bewegungen der Ventilelemente. Beim ersten Ausführungsbeispiel öffnet zuerst das äußere Ventilelement 42. Je nach Schaltstellung des Kugelventils 94 schleppt es im Verlauf seiner Öffnungsbewegung das innere Ventilelement 40 mit. Bei dem in den Fig. 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel dagegen öffnet zuerst das innere Ventilelement 40 und schleppt, je nach Schaltstellung des Kugelventils 94, im Verlauf seiner Öffnungsbewegung das äußere Ventilelement 42 mit. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine zusätzliche Feder 104 vorgesehen, welche das äußere Ventilelement 42 in seinem Ruhezustand mit der Dichtkante 46 gegen den entsprechenden Ventilsitz in der Einspritzkuppe 28 des Düsenkörpers 18 drückt.The fundamental difference between the first and the second embodiment relates to the order of movements of the valve elements. In the first embodiment, first opens the outer valve element 42. Depending on the switching position of the ball valve 94, it tows in the course of its opening movement, the inner valve member 40 with. In the embodiment shown in FIGS. 4 to 6, however, first opens the inner valve member 40 and trailing, depending on the switching position of the ball valve 94, in the course of its opening movement, the outer valve element 42 with. In the second embodiment, an additional spring 104 is provided, which the outer valve element 42 in its rest state with the sealing edge 46 against the corresponding valve seat in the injection tip 28 of the nozzle body 18th suppressed.

Das äußere Ventilelement 42 ist auf dem inneren Ventilelement 40 geführt, und das innere Ventilelement 40 ist wiederum mit seinem von der Einspritzkuppe 28 abgelegenen Ende zumindest mittelbar in der Zwischenscheibe 24 geführt. Auf diese Weise ist es möglich, die Erweiterung 36 der Ausnehmung 34 im Düsenkörper 18 von außen zugänglich zu machen, so dass sie z.B. gebohrt und hierdurch sehr einfach hergestellt werden kann. Das äußere Ventilelement 42 ist ferner noch durch eine Einschnürung der Ausnehmung 34 im Düsenkörper 18 geführt.The outer valve element 42 is guided on the inner valve element 40, and the inner valve element 40 is again guided at least indirectly in the intermediate disc 24 with its end remote from the injection tip 28. In this way it is possible to make the extension 36 of the recess 34 in the nozzle body 18 accessible from the outside, so that it can be e.g. drilled and thus can be made very easily. The outer valve element 42 is further guided by a constriction of the recess 34 in the nozzle body 18.

Unter dem Begriff der "mittelbaren" Führung des inneren Ventilelements 40 in der Zwischenscheibe 24 ist zu verstehen, dass zusätzlich auf dem inneren Ventilelement 40 an seinem oberen Ende eine Hülse 108 befestigt ist (vgl. insbesondere Fig. 5). Die Befestigung kann beispielsweise durch ein Verpressen erfolgen. Eine derartige Hülse 108 bietet einerseits den Vorteil einer größeren Druckstufe. Hierunter ist zu verstehen, dass der Schließ- und der Öffnungsdruck näher beieinander liegen, was zu einem schnelleren Schließen des inneren Ventilelements 40 führt. Andererseits ermöglicht eine derartige Hülse 108 eine spezielle Werkstoffwahl für die Führung der aus Hülse 108 und innerem Ventilelement 40 gebildeten Einheit in der Zwischenscheibe 24.The term "indirect" guidance of the inner valve element 40 in the intermediate disk 24 is to be understood as meaning that a sleeve 108 is additionally fastened to the inner valve element 40 at its upper end (compare, in particular, FIG. 5). The attachment can be done for example by pressing. Such a sleeve 108 on the one hand offers the advantage of a larger pressure stage. By this is meant that the closing and the opening pressure are closer to each other, resulting in a faster closing of the inner valve member 40. On the other hand, such a sleeve 108 allows a special choice of material for the guidance of the unit formed from sleeve 108 and inner valve element 40 in the intermediate disc 24th

Der Ringraum 48, mit dem der Kraftstoff zu den Austrittsöffnungen 30 bzw. 32 gelangen kann, ist bei dem in den Fig. 4 - 6 dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen dem inneren Ventilelement 40 und dem äußeren Ventilelement 42 vorgesehen. Der Zugang zu dem Ringraum 48 von der Ausnehmung 34 im Düsenkörper 18 her erfolgt durch radiale Kanäle 78 im äußeren Ventilelement 42.The annular space 48, with which the fuel can reach the outlet openings 30 and 32, is provided between the inner valve element 40 and the outer valve element 42 in the embodiment illustrated in FIGS. 4-6. The access to the annular space 48 from the recess 34 in the nozzle body 18 forth by radial channels 78 in the outer valve element 42nd

In den Fig. 4 und 6 sind zwei mögliche Ausgestaltungen der Einspritzkuppe 28 dargestellt. Auf den linken Seiten der Fig. 4 und 6 beträgt der Öffnungswinkel der Einspritzkuppe 28 60°, wohingegen er auf der rechten Seite der Fig. 4 und 6 90° beträgt. Ein kleinerer Öffnungswinkel hat Vorteile hinsichtlich der Baugröße der Einspritzkuppe 28, wohingegen ein größerer Winkel Vorteile im Hinblick auf die Dichtigkeit zwischen den Dichtkanten und den entsprechenden Ventilsitzen hat.. Ferner hat der Einspritzwinkel einen Einfluss auf das Brennverhalten des eingespritzten Kraftstoffs.FIGS. 4 and 6 show two possible embodiments of the injection tip 28. On the left sides of Figs. 4 and 6, the opening angle of the injection tip 28 is 60 °, whereas it is 90 ° on the right side of Figs. 4 and 6. A smaller opening angle has advantages in terms of the size of the injection tip 28, whereas a larger angle has advantages in terms of tightness between the sealing edges and the corresponding valve seats .. Furthermore, the injection angle has an influence on the combustion behavior of the injected fuel.

In Fig. 7 ist eine Abwandlung des in den Fig. 4 - 6 dargestellten Ausführungsbeispiels dargestellt. Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform wird auf die Hülse 108 verzichtet. Stattdessen ist das innere Ventilelement 40 unmittelbar in der Zwischenscheibe 24 geführt. Dies ist einfacher herzustellen.FIG. 7 shows a modification of the embodiment shown in FIGS. 4-6. In the embodiment shown in Fig. 7, the sleeve 108 is dispensed with. Instead, the inner valve element 40 is guided directly in the intermediate disc 24. This is easier to manufacture.

In den Fig. 8 und 9 ist ein viertes Ausführungsbeispiel einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 10 dargestellt. Auch in diesen beiden Figuren tragen solche Elemente und Teile, welche äquivalente Funktionen zu Teilen und Elementen der Fig. 1 - 7 aufweisen, die gleichen Bezugszeichen. Sie sind nicht nochmals im Detail erläutert.FIGS. 8 and 9 show a fourth exemplary embodiment of a fuel injection device 10. Also in these two figures bear such elements and parts which have equivalent functions to parts and elements of Figs. 1-7, the same reference numerals. They are not explained again in detail.

Bei dem in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiel öffnet das äußere Ventilelement 42 vor dem inneren Ventilelement 40. Die Druckflächen am äußeren Ventilelement 42, welche bei einer über den Einlass 20 und den Strömungskanal 38 eingeleiteten Druckwelle eine axiale Öffnungsbewegung des äußeren Ventilelements 42 bewirken sollen, sind an zwei Stellen des äußeren Ventilelements 42 vorhanden:In the embodiment illustrated in FIGS. 8 and 9, the outer valve element 42 opens in front of the inner valve element 40. The pressure surfaces on the outer valve element 42, which cause an axial opening movement of the outer valve element 42 at a pressure wave introduced via the inlet 20 and the flow channel 38 are present in two places of the outer valve element 42:

Zum einen trägt die äußere Mantelfläche des äußeren Ventilelements 42 im Bereich der Einmündung des Strömungskanals 38 eine Einschnürung 110. Der Durchmesser des äußeren Ventilelements 42 oberhalb dieser Einschnürung 110 ist größer als der Durchmesser unterhalb der Einschnürung 110. Bereits dies führt beim Auftreten einer Druckwelle in dem durch die Einschnürung 110 gebildeten Druckraum 36 zu einer resultierenden Kraft, welche das äußere Ventilelement 42 nach oben bewegt.On the one hand, the outer surface of the outer carries Valve element 42 in the region of the confluence of the flow channel 38 a constriction 110. The diameter of the outer valve element 42 above this constriction 110 is greater than the diameter below the constriction 110. Already this leads to the occurrence of a pressure wave in the pressure chamber formed by the constriction 110 36 a resultant force that moves the outer valve member 42 upwards.

Darüber hinaus ist zwischen dem unterhalb der Einschnürung 110 gelegenen Bereich des äußeren Ventilelements 42 und der Ausnehmung 34 im Düsenkörper 18 ein Ringraum 48 vorhanden, durch den sich die Druckwelle bis zu einer konischen Verjüngung 112 an der der Einspritzkuppe 28 zugewandten. Spitze des äußeren Ventilelements 42 fortpflanzt (Fig. 9). Der Bereich der konischen Zuspitzung 112 bis zur Dichtkante 46 wirkt als Druckfläche, an der sich bei einer Druckwelle eine resultierende Kraft einstellt, durch welche das äußere Ventilelement 42 mit der Dichtkante 46 vom entsprechenden Ventilsitz abhebt. Dadurch, dass der Druckraum 36 vollständig durch die Einschnürung 106 im äußeren Ventilelement geschaffen wird, wird die Herstellung der Ausnehmung 34 im Düsenkörper 18 erheblich vereinfacht und dadurch werden die Herstellkosten der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 10 gesenkt.In addition, an annular space 48 is present between the region of the outer valve element 42 below the constriction 110 and the recess 34 in the nozzle body 18, through which the pressure wave faces the injection point 28 up to a conical taper 112. Tip of the outer valve member 42 propagates (Fig. 9). The region of the conical taper 112 up to the sealing edge 46 acts as a pressure surface on which a resultant force is set in a pressure wave, by means of which the outer valve element 42 with the sealing edge 46 lifts off from the corresponding valve seat. Characterized in that the pressure chamber 36 is completely created by the constriction 106 in the outer valve member, the production of the recess 34 in the nozzle body 18 is considerably simplified and thereby the manufacturing cost of the fuel injection device 10 are lowered.

Ein weiterer Unterschied zu den in den Fig. 1 - 7 dargestellten Ausführungsbeispielen einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung besteht darin, dass das innere Ventilelement 40 in einem Sackloch 114 im äußeren Ventilelement 42 aufgenommen ist. Das Sackloch 114 erstreckt sich koaxial zur Längsachse des äußeren Ventilelements 42 und ist in das äußere Ventilelement 42 von dem der Einspritzkuppe 28 zugewandten Ende her eingebracht. Das innere Ventilelement 40 weist in seinem oberen Bereich ebenfalls eine Einschnürung 72 auf.Another difference from the exemplary embodiments of a fuel injection device illustrated in FIGS. 1-7 is that the inner valve element 40 is received in a blind hole 114 in the outer valve element 42. The blind hole 114 extends coaxially with the longitudinal axis of the outer valve element 42 and is introduced into the outer valve element 42 from the injection tip 28 facing the end. The inner valve element 40 also has a constriction 72 in its upper region.

In die Wand des Sacklochs 114 im äußeren Ventilelement 42 sind über den Umfang verteilt mehrere radiale Öffnungen 116 vorhanden, welche bei geschlossener Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 10 in etwa auf gleicher Höhe wie die Einschnürung 72 im inneren Ventilelement 40 liegen. In jeder der Öffnungen 116 ist jeweils eine Kugel 118 aufgenommen, deren Durchmesser größer ist als die Wandstärke des äußeren Ventilelements 42 im Bereich des Sacklochs 114. Die Öffnungen 116 und die Kugeln 52 sind dabei so bemessen und positioniert, dass bei geschlossener Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 10 die Kugeln 52 einen Abstand S1 von der in den Fig. 8 und 9 oberen Flanke der Einschnürung 72 im inneren Ventilelement 40 haben. Die Kugeln 52, die Öffnungen 116 und die Einschnürung 72 bilden zusammen eine Mitnehmerverbindung, durch die bei einer Bewegung des äußeren Ventilelements 42 um eine Strecke, die größer als S1 ist, das innere Ventilelement 40 mitgeschleppt wird.In the wall of the blind hole 114 in the outer valve member 42 distributed over the circumference of a plurality of radial openings 116 are present, which lie in the closed fuel injector 10 at about the same height as the constriction 72 in the inner valve member 40. In each of the openings 116 each have a ball 118 is received, whose diameter is greater than the wall thickness of the outer valve member 42 in the region of the blind hole 114. The openings 116 and the balls 52 are dimensioned and positioned so that when the fuel injection device 10 is closed the balls 52 have a distance S1 from the upper flank of the constriction 72 in the inner valve element 40 in FIGS. 8 and 9. The balls 52, the openings 116 and the constriction 72 together form a driver connection, through which the inner valve element 40 is entrained during a movement of the outer valve element 42 by a distance which is greater than S1.

Wenn das Kugelventil 94 so geschaltet ist, dass sich das äußere Ventilelement 42 nur um eine Strecke bewegen kann, welche kleiner als S1 ist, dann wird auf folgende Weise sichergestellt, dass das innere Ventilelement 40 mit seiner Dichtkante 44 am entsprechenden Ventilsitz liegenbleibt:If the ball valve 94 is switched so that the outer valve member 42 can move only by a distance which is smaller than S1, then it is ensured in the following manner that the inner valve member 40 remains with its sealing edge 44 on the corresponding valve seat:

Der Einspritzdruck wird über den Ringraum 48 zu radialen Öffnungen 118 in der das Sackloch 114 begrenzenden Umfangswand des äußeren Ventilelements 42 übertragen. Über die Öffnungen 118 ist ein Druckraum 120 mit dem Ringraum 48 fluidisch verbunden. Der Druckraum 120 ist zwischen der von der Einspritzkuppe 28 abgelegenen Stirnfläche 74 und dem Grund des Sacklochs 114 gebildet. Zwischen der Stirnfläche 74 des inneren Ventilelements 40 und dem Grund des Sacklochs 114 ist eine Feder 104 gespannt.The injection pressure is transmitted via the annular space 48 to radial openings 118 in the peripheral wall of the outer valve element 42 delimiting the blind hole 114. Via the openings 118, a pressure chamber 120 is fluidically connected to the annular space 48. The pressure chamber 120 is formed between the end face 74 remote from the injection tip 28 and the bottom of the blind hole 114. Between the end face 74 of the inner valve member 40 and the bottom of the blind hole 114, a spring 104 is tensioned.

Über die Öffnungen 118 wird also auch der Druckraum 120 und durch diesen wiederum die Druckfläche 74 mit dem Einspritzdruck beaufschlagt, wodurch das innere Ventilelement 40 mit seiner Dichtkante 44 gegen den entsprechenden Ventilsitz in der Einspritzkuppe 28 gedrückt wird. Zusätzlich liefert die Feder 104 eine Grundkraft, die das innere Ventilelement 40 auch im drucklosen Zustand mit seiner Dichtkante 44 gegen den entsprechenden Sitz in der Einspritzkuppe 28 drückt.About the openings 118 so also the pressure chamber 120 and by this in turn the pressure surface 74 is acted upon by the injection pressure, whereby the inner valve member 40 is pressed with its sealing edge 44 against the corresponding valve seat in the injection tip 28. In addition, the spring 104 provides a basic force that pushes the inner valve member 40 in the unpressurized state with its sealing edge 44 against the corresponding seat in the injection head 28.

Der Vorteil des in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispieles ist seine einfachere und daher kostengünstigere Herstellung sowie die Ausführung einer besonders reibungsarmen Mitnehmerverbindung mit den Kugeln 52.The advantage of the embodiment shown in FIGS. 8 and 9 is its simpler and therefore more cost-effective production and the execution of a particularly low-friction driver connection with the balls 52.

Ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 10 ist in den Fig. 10 und 11 dargestellt. Auch hier gilt, dass solche Teile und Elemente, welche äquivalente Funktionen zu Teilen und Elementen der vorhergehenden Figuren aufweisen, die gleichen Bezugszeichen tragen. Auch sie sind nicht nochmals im Detail erläutert.A fifth embodiment of a fuel injection device 10 is shown in FIGS. 10 and 11. Again, such parts and elements which have equivalent functions to parts and elements of the preceding figures bear the same reference numerals. They too are not explained again in detail.

Der wesentliche Unterschied des in den Fig. 10 und 11 dargestellten Ausführungsbeispiels einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 10 gegenüber den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen betrifft die Ausbildung der Mitnehmerverbindung. Anstelle einer mechanischen Mitnehmerverbindung ist hier eine hydraulische Mitnehmerverbindung vorgesehen.The essential difference between the exemplary embodiment of a fuel injection device 10 shown in FIGS. 10 and 11 and the previously described embodiments concerns the design of the driver connection. Instead of a mechanical driver connection here a hydraulic driver connection is provided.

Die in den Fig. 10 und 11 dargestellte Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist wieder derart gestaltet, dass das äußere Ventilelement 42 zuerst öffnet. Wie auch bei dem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel ist von dem der Einspritzkuppe 28 zugewandten Ende des äußeren Ventilelements 42 her in dieses eine zur Längsachse des äußeren Ventilelements 42 koaxiale Bohrung 114 eingebracht. Diese ist jedoch nicht als Sackloch ausgebildet, sondern über einen Drosselkanal 122 mit relativ kleinem Querschnitt mit einem Abströmraum 124 verbunden, der sich wiederum bis zu dem in den Fig. 10 und 11 oberen Ende des äußeren Ventilelements 42 erstreckt. Dort sind radiale Öffnungen 126 vorhanden, über die der Abströmraum 124 mit dem Lecköl-Ablauf 102 verbunden ist.The fuel injector shown in FIGS. 10 and 11 is again configured such that the outer valve member 42 opens first. As in the case of the last-described embodiment, the end of the outer end facing the injection tip 28 is the end of the injection tip 28 Valve element 42 ago introduced into this one to the longitudinal axis of the outer valve member 42 coaxial bore 114. However, this is not formed as a blind hole, but connected via a throttle channel 122 with a relatively small cross-section with a discharge space 124, which in turn extends to the top in Figs. 10 and 11 of the outer valve member 42. There are radial openings 126, via which the outflow space 124 is connected to the leakage oil outlet 102.

Auch das innere Ventilelement 40 unterscheidet sich von demjenigen des zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiels:Also, the inner valve member 40 is different from that of the last-described embodiment:

Etwa in Höhe seiner halben Längserstreckung ist in die äußere Mantelfläche des inneren Ventilelements 40 eine Ringnut 128 eingebracht. In Höhe der Ringnut 128 wird das innere Ventilelement 40 von einer Querbohrung 130 durchsetzt. Von der Druckfläche 74 des inneren Ventilelements 40 wiederum erstreckt sich eine Längsbohrung 132 bis zur Querbohrung 130. In die Wand der Ausnehmung 114 im äußeren Ventilelement 42 sind über den Umfang verteilt radiale Bohrungen 134 eingebracht. Bei geschlossener Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 10 liegen die radialen Bohrungen 134 in etwa auf Höhe der Ringnut 128 mit einem Abstand S1 zwischen axial gegenüberliegenden Kanten der Bohrungen 134 und der Ringnut 128.Approximately in the amount of half its longitudinal extent an annular groove 128 is introduced into the outer circumferential surface of the inner valve member 40. At the level of the annular groove 128, the inner valve element 40 is penetrated by a transverse bore 130. From the pressure surface 74 of the inner valve member 40, in turn, a longitudinal bore 132 extends to the transverse bore 130. In the wall of the recess 114 in the outer valve member 42 are distributed over the circumference radial bores 134 introduced. When the fuel injection device 10 is closed, the radial bores 134 lie approximately at the level of the annular groove 128 at a distance S1 between axially opposite edges of the bores 134 and the annular groove 128.

Die in den Fig. 10 und 11 dargestellte Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 10 arbeitet folgendermaßen:The fuel injector 10 shown in Figs. 10 and 11 operates as follows:

Wenn nur das äußere Ventilelement 42 mit seiner Dichtkante 46 vom entsprechenden Ventilsitz in der Einspritzkuppe 28 abheben soll, wird das Kugelventil 94 entsprechend in geschlossenem Zustand gehalten. Der hierdurch gebildete hydraulische Anschlag ist so ausgebildet, dass sich das äußere Ventilelement 42 nur um eine Strecke bewegen kann, welche kleiner als S1 ist. In diesem Fall setzt sich die Druckwelle über den Ringraum 48, die radialen Bohrungen 134, die Ringnut 128, die Querbohrung 130 und die Längsbohrung 132 bis in den Druckraum 120 fort. Aufgrund des kleinen Strömungsquerschnitts des Drosselkanals 122 bleibt der Druck im Druckraum 120 weitgehend erhalten und drückt über die Druckfläche 74 das innere Ventilelement 40 mit seiner Dichtkante 44 gegen den entsprechenden Ventilsitz in der Einspritzkuppe 28 des Düsenkörpers 18.If only the outer valve member 42 is to lift with its sealing edge 46 from the corresponding valve seat in the injection head 28, the ball valve 94 is held accordingly in the closed state. The hydraulic stop formed in this way is designed such that the outer valve element 42 can only move a distance, which is smaller than S1. In this case, the pressure wave via the annular space 48, the radial bores 134, the annular groove 128, the transverse bore 130 and the longitudinal bore 132 continues into the pressure chamber 120. Due to the small flow cross section of the throttle channel 122, the pressure in the pressure chamber 120 is largely retained and presses the inner valve element 40 with its sealing edge 44 against the corresponding valve seat in the injection tip 28 of the nozzle body 18 via the pressure surface 74.

Wird das Kugelventil 94 jedoch so angesteuert, dass sich das äußere Ventilelement 42 um eine Strecke bewegen kann, welche größer S1 ist, dann wandern im Verlauf dieser Bewegung des äußeren Ventilelements 42 die radialen Bohrungen 134 aus dem Bereich der Ringnut 128 heraus. Somit wird die Fluidverbindung zwischen dem Druckraum 120 und dem Ringraum 48 unterbrochen. Dies bedeutet; dass der Druck im Druckraum 120 schlagartig abnimmt, da das Fluid über den Drosselkanal 122 zum Lecköl-Ablauf 102 abströmen kann, über die Längsbohrung 132 jedoch kein neues Fluid nachströmt. Da die Dichtkante 46 des äußeren Ventilelements 42 bereits vom entsprechenden Sitz in der Einspritzkuppe 28 abgehoben ist, kann die Druckwelle an der in Strömungsrichtung gesehen stromaufwärts von der Dichtkante 44 gelegenen konischen Zuspitzung 136 angreifen. Hierdurch wirkt auf das innere Ventilelement 40 eine axiale Kraft, durch die das innere Ventilelement 40 entgegen der durch die Feder 104 wirkenden Kraft mit der Dichtkante 44 vom entsprechenden Ventilsitz in der Einspritzkuppe 28 abhebt.However, if the ball valve 94 is controlled so that the outer valve member 42 can move by a distance which is greater than S1, then in the course of this movement of the outer valve member 42, the radial bores 134 move out of the region of the annular groove 128. Thus, the fluid communication between the pressure chamber 120 and the annular space 48 is interrupted. This means; that the pressure in the pressure chamber 120 decreases abruptly, since the fluid can flow out via the throttle channel 122 to the leak oil outlet 102, but via the longitudinal bore 132, no new fluid flows. Since the sealing edge 46 of the outer valve element 42 is already lifted off the corresponding seat in the injection dome 28, the pressure wave can act on the upstream of the sealing edge 44 located in the flow direction conical taper 136 seen. As a result, an axial force acts on the inner valve element 40, by which the inner valve element 40 lifts against the force acting through the spring 104 with the sealing edge 44 from the corresponding valve seat in the injection point 28.

Der Vorteil der in den Fig. 10 und 11 dargestellten Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 10 liegt darin, dass keinerlei mechanische Teile für die Mitnehmerverbindung zwischen innerem Ventilelement 40 und äußerem Ventilelement 42 erforderlich sind. Somit kann an dieser Stelle auch kein Verschleiß eintreten, was die Betriebssicherheit dieser Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 10 verbessert. Die Querbohrung 130 ist in etwa auf halber Länge des inneren Ventilelements 40 angeordnet. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Druckwelle in etwa zum gleichen Zeitpunkt an der konischen Zuspitzung 112 des äußeren Ventilelements 42 und im Druckraum 120 ankommt, so dass einerseits die auf das äußere Ventilelement 42 wirkende öffnende Kraft und die andererseits auf das innere Ventilelement 40 wirkende schließende Kraft gleichzeitig auftreten.The advantage of the fuel injection device 10 shown in FIGS. 10 and 11 is that no mechanical parts for the driver connection between the inner valve element 40 and the outer valve element 42 are required. Thus, no wear can occur at this point, what the reliability of this Fuel injection device 10 improved. The transverse bore 130 is arranged approximately at half the length of the inner valve element 40. This ensures that the pressure wave arrives at approximately the same time at the conical taper 112 of the outer valve element 42 and in the pressure chamber 120, so that on the one hand acting on the outer valve member 42 opening force and the other acting on the inner valve member 40 closing force occur simultaneously.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Begriffe "oben" bzw. "unten" sich nur auf die Darstellungen in den Figuren beziehen. Die realen Einbaulagen können sich hiervon unterscheiden.It should be noted at this point that the terms "top" and "bottom" refer only to the representations in the figures. The actual mounting positions may differ from this.

Claims

Fuel injection device (10) for internal combustion engines, having an elongated housing (12) with a closed injection end (28), having a recess (34) which runs in the housing (12) in the longitudinal direction of the latter and can be connected to a fuel inlet (20), having at least two outlet openings (30, 32), which are spaced apart from one another axially, at the injection end (28), having at least two coaxial and axially moveable valve elements (40, 42) which are arranged, at least in regions, in the recess (34) and interact with valve seats in the region of the outlet openings (30, 32), the valve elements (40, 42) interacting in such a way that when the first valve element (40; 42) moves beyond a certain distance (S1), it causes a movement of the other valve element (42; 40), characterized in that a pressure space (120) is present at that end of the first valve element (40) which is remote from the injection end (28), which pressure space (120) is on one side connected via a flow throttle (122) to a low pressure region (102) and can on the other side be connected via a transverse flow duct (130) to the fuel inlet (20), the connection between the pressure space (120) and the fuel inlet (20) being blocked by the other valve element (42) when the latter has moved a certain distance (S1).
Fuel injection device (10) according to Claim 1, characterized in that the outlet openings (30, 32), which are spaced apart from one another axially, are fluidically connected to one another when both valve elements (40, 42) are raised from the associated valve seats.
Fuel injection device (10) according to one of Claims 1 or 2, characterized in that the inner valve element (40) opens first, and when it moves beyond a certain distance (S1), it causes a movement of the outer valve element (42).
Fuel injection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that in the other valve element, at least one opening (134) is present which, in the closed state of the injection device (10), overlaps the entrance to the flow duct (130) from the fuel inlet by a distance (S1).
Fuel injection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a switchable (94) stroke limitation is provided, by means of which the stroke of the valve element (40; 42) which opens first can be limited in such a way that the slave connection (52, 72) between the two valve elements (40; 42) does not yet engage.
Fuel injection device (10) according to Claim 5, characterized in that the stroke limitation works hydraulically.
Fuel injection device (10) according to Claim 6, characterized in that the valve element (40; 42) which opens first is connected to a first pressure face (57) which delimits a control chamber (88), and in that the control chamber (88) can be fluidically closed off.
Fuel injection device (10) according to Claim 7, characterized in that the valve element (40; 42) which opens first is connected to a second pressure face (50) which, when acted upon with pressure, causes an opening movement of the valve element (40; 42), the first pressure face being larger than the second pressure face.
Fuel injection device (10) according to Claim 7, characterized in that a discharge opening (60) is present in the wall of the control chamber (88), and in that a control element (82) is connected to the valve element (40; 42) which opens first, which, in the closed state of the fuel injection device (10), is at a distance (54) from the discharge opening (60) and, during the course of a movement of the valve element (40; 42), sealingly covers the discharge opening (60).
Fuel injection device (10) according to one of Claims 7 to 9, characterized in that it has a switchable valve (94), by means of which the control chamber (88) can be connected to an outlet (102).
Fuel injection device (10) according to Claim 10, characterized in that the valve (94) is hydraulically (100) switchable.
Fuel injection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the valve element (42; 40) which opens later is connected to a third pressure face (74) which, when acted upon with pressure, presses the valve element (42; 40) onto the valve seat.