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EP1591655B1 - Injection Nozzle - Google Patents

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Publication number
EP1591655B1
EP1591655B1 EP05101213A EP05101213A EP1591655B1 EP 1591655 B1 EP1591655 B1 EP 1591655B1 EP 05101213 A EP05101213 A EP 05101213A EP 05101213 A EP05101213 A EP 05101213A EP 1591655 B1 EP1591655 B1 EP 1591655B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
needle
nozzle
nozzle needle
control
injection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Not-in-force
Application number
EP05101213A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1591655A1 (en
Inventor
Holger Rapp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1591655A1 publication Critical patent/EP1591655A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1591655B1 publication Critical patent/EP1591655B1/en
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F02M45/08—Injectors peculiar thereto
    • F02M45/086—Having more than one injection-valve controlling discharge orifices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/46—Valves, e.g. injectors, with concentric valve bodies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • F02M61/12—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type characterised by the provision of guiding or centring means for valve bodies

Definitions

  • the present invention relates to an injection nozzle for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, having the features of the preamble of claim 1.
  • Such an injection nozzle is out of the DE 102 22 196 A1 and comprises a stroke-adjustable first nozzle needle for controlling an injection of fuel through at least one first injection hole and a stroke-adjustable second nozzle needle for controlling an injection of fuel through at least one second injection hole.
  • the first nozzle needle is designed as a hollow needle, so that the two nozzle needles are arranged coaxially with one another.
  • the first nozzle needle or a first needle assembly comprising the first nozzle needle has a first control surface which is remote from the injection holes and delimits a first control space, which is connected via a first inlet throttle to a supply for fuel under injection pressure.
  • the pressure prevailing in the first control chamber thus initiates effective forces in the closing direction via the first control surface into the first nozzle needle or into the first needle assembly.
  • the second nozzle needle or a second needle assembly comprising the second nozzle needle has a second control surface which faces away from the spray holes and delimits a second control chamber.
  • the first control chamber and the second control chamber is connected in each case via an outlet throttle with a high pressure chamber of a control valve, wherein the outlet throttle for the second control chamber also works as an inlet throttle.
  • In a first end position forming the closed position of the control valve blocks this connection of the high-pressure chamber to a low-pressure chamber which is connected to a relatively pressureless return.
  • both outlet throttles are opened, so that both control chambers communicate with the high-pressure chamber. Since also the first control room with communicates the supply of the injection pressure prevails in both control chambers of the injection pressure.
  • the control valve opens the connection between the high-pressure chamber and the low-pressure chamber. As a result, the pressure in the first control chamber decreases and the first nozzle needle opens. Since the control valve is adjusted comparatively quickly between the closed position and the open position, the pressure drop is delayed because of a stronger throttle between the second control chamber and the high-pressure chamber in the second control chamber, so that the second nozzle needle opens after the first nozzle needle.
  • each nozzle needle each have their own control room, wherein the control chamber for the inner nozzle needle is additionally connected via an inlet throttle with the supply for the injection pressure.
  • Another similar injector is from the DE 102 22 196 A1 known.
  • adjustment is comparatively fast between the closed position and the open position of the stub valve, such that essentially no pressure drop occurs in the second control chamber.
  • the control valve in this injector can also be adjusted comparatively slowly in a second adjustment mode, such that the control valve can assume an intermediate position between the end positions for a sufficiently long time, in which the connection between the high-pressure chamber and the low-pressure chamber and both outlet throttles are open.
  • the second nozzle needle also opens. Since the second control chamber can communicate with the supply only via the second outlet throttle, the second nozzle needle remains open when the control valve assumes its open position and thereby blocks the second outlet throttle.
  • the outer first nozzle needle is in each case controlled directly via the injection pressure, ie, to open the first nozzle needle, the fuel pressure is increased to the injection pressure.
  • the inner second nozzle needle is controlled in each case via a control valve, with which a pressure in a control chamber is adjustable, which is limited by a remote from the spray holes control surface of the second nozzle needle. The cost of implementing such a servo control of the second nozzle needle in conjunction with a direct control of the first nozzle needle is comparatively large.
  • the two control chambers are decoupled from each other when the first nozzle needle is open. This has the advantage that an independent control of the second nozzle needle is simplified when the first nozzle needle is open. On the other hand, the distance between the opening of the first nozzle needle and the opening of the second nozzle needle can be chosen quasi freely.
  • the first nozzle needle or the first needle assembly has a spray holes facing additional pressure stage, which is deactivated with the first nozzle needle closed and which is activated with open first nozzle needle and thereby an additional opening force in the first nozzle needle or in the introduces first needle assembly, which is so large that in the first nozzle needle or in the first needle association, the opening forces also prevail when the first control chamber is separated from the second control chamber with open control valve.
  • This construction thus has the consequence that it is also sufficient to open the first nozzle needle to lift them first from its closed position, the opening movement otherwise automatically proceeds, because with the lifting of the first nozzle needle from its closed position said additional pressure stage is activated.
  • the control of the first nozzle needle is ultimately independent of the control speed of the control valve.
  • first nozzle needle in its open position separates the two control chambers from one another and thus simultaneously separates the first control chamber from both outlet throttles when both outlet throttles are connected to the second control chamber.
  • the injection pressure automatically prevails, while in the second control chamber pressures below the injection pressure can be used, which simplifies the control of the second nozzle needle.
  • Fig. 1 to 6 comprises an injection nozzle 1 according to the invention in a marked by a brace upper portion A control valve 2 and in a marked by a brace lower portion B several injection holes, namely at least a first spray hole 3 and at least a second spray hole 4.
  • a between the upper section A. and lower portion B is omitted for clarity and therefore may be constructed in a known manner.
  • the injection nozzle 1 in the lower section B has a plurality of first injection holes 3, which are preferably arranged distributed in a star-shaped plane.
  • a plurality of second injection holes 4 are provided, which may also be arranged in a star-shaped plane.
  • fuel can be injected under injection pressure in an injection chamber 5, which may be a combustion chamber or a mixture forming space of a cylinder of an internal combustion engine.
  • the injection of fuel through the at least one first injection hole 3 is controlled by means of a first nozzle needle 6, which cooperates with a first needle seat 7 for this purpose.
  • This first needle seat 7 is positioned such that the at least one first injection hole 3 is located downstream with respect to a supply 8 providing the fuel under injection pressure.
  • the injection of fuel through the at least one second injection hole 4 can be controlled by means of a second nozzle needle 9, which cooperates for this purpose with a second needle seat 10 and a third needle seat 11.
  • the two nozzle needles 6, 9 coaxially arranged one inside the other.
  • the first nozzle needle 6 is arranged in the second nozzle needle 9.
  • an outer branch 8 "of the feed 8 is provided on the outside of the injection port 4, which extends radially outwardly along the second nozzle needle 9 immediately upstream of the at least one second injection hole 4.
  • the second nozzle needle 9 acts with two needle seats, namely with the second needle seat 10 and third needle seat 11, which are arranged on both sides of the at least one second injection hole 4.
  • the second needle seat 10 is upstream of the outer branch 8 ", while the third needle seat 11 is located upstream of the inner branch 8 ' ,
  • the nozzle needles 6, 9 may be arranged independently or separately from one another in the injection nozzle 1.
  • the first nozzle needle 6 has downstream of the first needle seat 7, a first additional pressure stage 12 which is formed by the entire area enclosed by the first needle seat 7 surface.
  • This first additional pressure stage 12 faces the at least one first injection hole 3 and thus acts upon pressurization in the opening direction of the first nozzle needle 6.
  • a second additional pressure stage 13 is also formed on the second nozzle needle 9, which faces the at least one second injection hole 4.
  • the second pressure stage 13 is formed by an annular surface, which is bounded radially outwardly by the second needle seat 10 and radially inward by the third needle seat 11.
  • the second additional pressure stage 13 also initiates an opening force into the associated second nozzle needle 9 when pressure is applied.
  • the first needle assembly 14 may comprise at least one further component in addition to the first nozzle needle 6, wherein the individual components of the first needle assembly 14 are arranged against each other so that they can transmit compressive forces. That is, the individual components of the first needle assembly 14 may in principle rest loosely against each other in the stroke direction, provided that a sufficient seal against the standing under injection pressure fuel is given. It is also possible that at least two components are attached to each other. Furthermore, it is possible that at least two components are made of one piece. Likewise, the first needle assembly 14 forms a unit that can be adjusted in its entirety.
  • the second nozzle needle 9 also expediently forms a component of a second needle assembly 16, which may have at least one further component in addition to the second nozzle needle 9, wherein at least two components can be fixedly attached to one another and / or can be produced in one piece.
  • the second needle assembly 16 individual components with a corresponding seal against the standing under injection pressure fuel in the stroke direction loosely abut each other, since only compressive forces must be transmitted. Accordingly, the second needle dressing 16 also forms a unit which can be adjusted in its entirety.
  • the second needle needle 9 and the second needle assembly 16 has a second control surface 17, which is also remote from the spray holes 3, 4, so that pressurization of the second control surface 17 in the closing direction of a force in the second needle assembly 16 and in the second Nozzle needle 9 initiates.
  • the two control surfaces 15, 17 are formed in the upper portion A of the injection nozzle 1, preferably at one of the spray holes 3, 4 remote end of the first needle assembly 14 and the second needle assembly 16. While the first control surface 15 defines a first control chamber 18, The second control surface 17 forms a boundary for a second control chamber 19. The second control chamber 19 surrounds the first control chamber 18 in a ring shape and is in turn radially outward by a Guide ring 20 limited. Furthermore, both control chambers 18, 19 are bounded by a bottom 21 of a throttle plate 22 facing the spray holes 3, 4.
  • This inlet 8 is connected at a location not shown here to a high-pressure line, which provides the fuel provided for the injection under the respective injection pressure.
  • this high-pressure line is fed by a corresponding fuel injection pump.
  • the feeders 8 of several, preferably of all, injection nozzles 1, which are arranged in an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, are connected to the same common high-pressure line.
  • a first inlet throttle 23 is formed, via which the first control chamber 18 is connected to the feed 8. Furthermore, the throttle plate 22 includes a second inlet throttle 24, via which the second control chamber 19 is connected to the feed 8. The first inlet throttle 23 may have a stronger throttle effect than the second inlet throttle 24.
  • the throttle plate 22 also includes a first outlet throttle 25 and a second outlet throttle 26, via which the control chambers 18, 19 are connected to a high-pressure chamber 27 of the control valve 2. In the present case, both outlet throttles 25, 26 are connected directly only to the second control chamber 19 and indirectly via this to the first control chamber 18. If we achieve this via a common section 28, the two outlet throttles 25, 26 within the throttle plate 22 to the second control chamber 19 leads. Preferably, the throttling action of the first outlet throttle 25 is stronger than that of the second outlet throttle 26.
  • the control valve contains a valve body 29, which is adjustable in stroke with the aid of a suitable actuator, in particular by means of a piezoactuator, and interacts alternately with a first valve seat 30 and a second valve seat 31.
  • the valve body 29 controls in the control valve 2 via the first valve seat 30 guided connection between the high pressure chamber 27 and a low pressure chamber 32 of the control valve 2.
  • the low pressure chamber 32 is connected to a, not shown, substantially unpressurized return of the injector 1.
  • the first nozzle needle 6 and the first needle assembly 14 is within the injection nozzle 1 between a in Fig. 1 shown closed position and one in the Fig. 3 to 5 shown Open position arranged adjustable stroke. Both the closed position and the open position define defined end positions. In its closed position, the first nozzle needle 6 is seated in the first needle seat 7 and separates the at least one first injection hole 3 from the associated inner branch 8 'of the feed 8. The at least one first injection hole 3 is then locked. When the first nozzle needle 6 is closed, the first additional pressure stage 12 is deactivated, that is, at the first additional pressure stage 12 do not attack any significant forces in the opening direction. Furthermore, the two control chambers 18 and 19 are open to each other when the first nozzle needle 6 is closed so that they form a common control chamber 18-19.
  • the connection of the at least one first injection hole 3 to the inner branch 8 'of the feed 8 is opened so that, on the one hand, a fuel injection can take place through the at least one first injection hole 3.
  • the first additional pressure stage 12 is activated, that is, at the first additional pressure stage 12 is substantially the injection pressure, which initiates a force acting in the opening direction of the first additional pressure stage 12 in the first nozzle needle 6.
  • first nozzle needle 6 assumes its open position, it separates the first needle assembly 14, the two control chambers 18, 19 from each other.
  • annular control edge 33 is formed in the present case on the first needle assembly 14.
  • the remaining in the closed position of the first nozzle needle 6 first control chamber 18 is defined here by a concave shape of the first control surface 15.
  • the first control surface 15 may also be designed planar, so that the remaining in the open position of the first nozzle needle 6 first control chamber 15 is formed substantially only by the volume of the first inlet throttle 23.
  • the second nozzle needle 9 and the second needle assembly 16 is arranged adjustable in the injection nozzle 1, between one in the Fig. 1 to 3 shown closed position and one in the 4 to 6 indicated open position. At least the closed position forms an end position. In the closed position, the second nozzle needle 9 cooperates with the second needle seat 10 and the third needle seat 11, whereby the at least one second injection hole 4 is separated from both the inner branch 8 'and the outer branch 8 "of the feeder 8. Accordingly, the second Additional pressure stage 13 is deactivated, so that it can be introduced via this substantially no effective force in the opening direction in the second nozzle needle 9.
  • both the connection to the inner branch 8 'and the connection to the outer branch 8 "of the feed 8 are opened, so that an injection of fuel through the at least one second injection hole 4 At the same time, this activates the second additional pressure stage 13, which then essentially acts on the injection pressure and thus initiates an effective force in the opening direction of the second nozzle needle 9 into this or into the second needle assembly 16.
  • the control valve 2 is for this purpose between one in the Fig. 1 and 6 shown closed position and one in the Fig. 2 . 3 and 5 shown open position adjustable.
  • the closed position and the open position also form each defined end positions in the control valve 2, in which the valve body 29 each occupies a defined position.
  • the closed position of the valve body 29 cooperates with the first valve seat 30 and thus blocks the connection between the high-pressure chamber 27 and low-pressure chamber 32. It is noteworthy that in this closed position both outlet throttles 25, 26 are open.
  • valve body 29 In the open position, the valve body 29 cooperates with the second valve seat 31, whereby the first outlet throttle 25 is locked. At the same time in the open position of the control valve 2, the connection between the high-pressure chamber 27 and low-pressure chamber 32 is opened, so that fuel can flow from the high-pressure chamber via the low-pressure chamber 32 in the return.
  • control valve 2 at least in an intermediate position according to Fig. 4 be adjusted, in which the control valve 2 and its valve body 29 between the two end positions (closed position and open position) is located.
  • each relative position of the valve body 29, in which the valve body 29 is neither in the closed position nor in the open position forms such an intermediate position.
  • the control valve 2 In order to carry out an injection through the at least one first injection hole 3, the control valve 2 is transferred from its closed position directly into its open position, which in Fig. 2 is reproduced. As a result, the connection between the high pressure chamber 27 and the low pressure chamber 32 is opened, whereby the pressure in the high pressure chamber 27 drops. Since the first outlet throttle 25 is blocked in the open position of the control valve 2, this pressure drop can propagate only via the second outlet throttle 26 into the control chambers 18, 19.
  • the first control surface 15 is designed so that an opening force results from this pressure drop in the first needle assembly 14, so that the first nozzle needle 6 lifts from the first needle seat 7. This opening movement is in Fig. 2 indicated by an arrow 34. As soon as the first nozzle needle 6 lifts off from the first needle seat 7, the first additional pressure stage 12 is activated, which enhances the forces acting in the opening direction. As a result, the first nozzle needle 6 opens very quickly.
  • Fig. 3 reaches the first nozzle needle 6 and the first needle assembly 14 its open position in which the control edge 33, the two control chambers 18, 19 separated from each other.
  • the injection pressure can be adjusted again in the first control chamber 18.
  • the first additional pressure stage 12 is designed in a preferred embodiment so that in the activated state an additional opening force into the first nozzle needle 6 and in the first needle assembly 14th initiates, which is so large that in the first needle assembly 14 also outweigh the opening forces when the injection pressure acts on the first control surface 15 again, so if the two control chambers 18, 19 are separated from each other when the control valve 2 is open.
  • the control valve 2 can directly in accordance with its closed position Fig. 1 be adjusted, whereby the outflow of fuel from the high-pressure chamber 27 is blocked again via the return and in the first control chamber 19 in the sequence again builds up the injection pressure.
  • the first needle assembly 14 has a further pressure step 35 facing away from the spray holes 3, 4, which likewise limits the second control chamber 19. Closing forces are thus introduced into the first needle bandage 14 via this further pressure stage 35.
  • the design of this further pressure stage 35 takes place in such a way that a resulting closing force in the second needle assembly 14 is formed with increasing pressure in the second control chamber 19, so that in particular the opening force introduced via the first additional pressure stage 12 is overcome and the first nozzle needle 6 can close.
  • the control valve 2 If, however, a fuel injection through the at least one second injection hole in addition to be performed without interrupting the fuel injection through the at least one first injection hole 3, the control valve 2 according to Fig. 4 transferred to his above intermediate position.
  • the first outlet throttle 25 is opened again, while at the same time the connection between the high-pressure chamber 27 and low-pressure chamber 32 remains open. Since, in addition, only the second inlet throttle 24 is still active, a further pressure drop occurs in the high-pressure chamber 27 and thus in the second control chamber 19.
  • the second control surface 17 is designed so that now prevail in the second needle assembly 16, the opening forces, so that the second nozzle needle 9 lifts off from the associated needle seats 10 and 11, which in Fig. 4 by an arrow 36 is indicated.
  • the second nozzle needle 9 lifts off from the associated needle seats 10, 11, the injection of fuel through the at least one second injection hole 4 begins.
  • the second additional pressure stage 13 is activated, whereby an additional opening force in the second nozzle needle 9 and thus in the second Needle Association 16 is initiated.
  • the second additional pressure stage 13 is now designed such that the additional opening force introduced into the second nozzle needle 9 is so great that the opening forces prevail in the second nozzle needle 9 or in the second needle assembly 16 when the control valve 2 after lifting the second nozzle needle 9 from the associated needle seats 10, 11 again assumes its open position.
  • This condition is in Fig. 5 shown.
  • the inventive design of the second additional pressure stage 13 thus has the consequence that the opening movement of the second nozzle needle 9 with the help of the intermediate position of the control valve 2 quasi only needs to be triggered and otherwise automatically runs off. This in turn means that the control valve 2 or its valve body 29 must be transferred only for a comparatively short time in said intermediate position in order to initiate the opening movement of the second nozzle needle 9.
  • control valve 2 can be adjusted again into its open position, in which it blocks the first outlet throttle 25.
  • This has the great advantage that the inaccurate and relatively unstable adjustable intermediate position must be approached or driven through only briefly to effect a defined opening of the second nozzle needle 9. Otherwise, the control valve 2 is otherwise always in exactly defm elected and therefore stable end positions (open position or closed position).
  • the drive of the control valve 2 is designed so that it can adjust the control valve 2 and its valve body 29 sufficiently long in the intermediate position in the procedure shown here from the open position , From this open position, the drive can then Burtonverstellen the control valve 2 back to the closed position.
  • control valve 2 off its open position be adjusted directly as long as in the intermediate position, until with or after the opening of the first nozzle needle 6, the opening movement of the second nozzle needle 9 begins.
  • control valve 2 can be moved back from its intermediate position into its closed position, so as to start the closing process for both nozzle needles 6, 9.
  • control valve 2 with the aid of a suitable drive from its closed position so quickly adjustable in its open position that when passing through all intermediate positions a drop in pressure in the control chambers 18, 19 to a pressure at which the second nozzle needle 9 opens, can not be done.
  • control valve 2 and the valve body 29 sufficiently slow from the closed position to the open position move or move from the open position to the intermediate position and directly back to the open position.
  • the increase in pressure at the second control surface 17 also leads to the second needle dressing 16 in that the forces acting in the closing direction predominate therein, so that the second needle dressing 16 also moves in the closing direction according to an arrow 38.
  • the nozzle needles 6, 9 again are retracted in their needle seats 7, 10, 11, is again in accordance with initial state Fig. 1 in front.

Landscapes

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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The present invention relates to an injection nozzle for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, having the features of the preamble of claim 1.

Eine derartige Einspritzdüse ist aus der aus DE 102 22 196 A1 bekannt und umfasst eine hubverstellbare erste Düsennadel zum Steuern einer Einspritzung von Kraftstoff durch wenigstens ein erstes Spritzloch sowie eine hubverstellbare zweite Düsennadel zum Steuern einer Einspritzung von Kraftstoff durch wenigstens ein zweites Spritzloch. Dabei ist die erste Düsennadel als Hohlnadel ausgebildet, so dass die beiden Düsennadeln koaxial ineinander angeordnet sind. Die erste Düsennadel bzw. ein die erste Düsennadel umfassender erster Nadelverband weist eine von den Spritzlöchern abgewandte erste Steuerfläche auf, die einen ersten Steuerraum begrenzt, der über eine erste Zulaufdrossel an eine Zuführung für unter Einspritzdruck stehenden Kraftstoff angeschlossen ist. Der im ersten Steuerraum herrschende Druck leitet somit in Schließrichtung wirksame Kräfte über die erste Steuerfläche in die erste Düsennadel bzw. in den ersten Nadelverband ein. Des Weiteren weist die zweite Düsennadel oder ein die zweite Düsennadel umfassender zweiter Nadelverband eine von den Spritzlöchern abgewandte zweite Steuerfläche auf, die einen zweiten Steuerraum begrenzt. Der erste Steuerraum und der zweite Steuerraum ist jeweils über eine Ablaufdrossel mit einem Hochdruckraum eines Steuerventils verbunden, wobei die Ablaufdrossel für den zweiten Steuerraum auch als Zulaufdrossel arbeitet. In einer ersten Endstellung bildenden Schließstellung des Steuerventils sperrt dieses eine Verbindung des Hochdruckraums zu einem Niederdruckraum, der an einen relativ drucklosen Rücklauf angeschlossen ist. In dieser Schließstellung des Steuerventils sind beide Ablaufdrosseln geöffnet, so dass beide Steuerräume mit dem Hochdruckraum kommunizieren. Da außerdem der erste Steuerraum mit der Zuführung des Einspritzdrucks kommuniziert, herrscht in beiden Steuerräumen der Einspritzdruck. In einer eine zweite Endstellung bildenden Offenstellung öffnet das Steuerventil die Verbindung zwischen Hochdruckraum und Niederdruckraum. In der Folge sinkt der Druck im ersten Steuerraum und die erste Düsennadel öffnet. Da das Steuerventil vergleichsweise schnell zwischen der Schließstellung und der Offenstellung verstellt wird, stellt sich wegen einer stärkeren Drossel zwischen dem zweiten Steuerraum und dem Hochdruckraum im zweiten Steuerraum der Druckabfall verzögert ein, so dass die zweite Düsenadel nach der ersten Düsennadel öffnet.Such an injection nozzle is out of the DE 102 22 196 A1 and comprises a stroke-adjustable first nozzle needle for controlling an injection of fuel through at least one first injection hole and a stroke-adjustable second nozzle needle for controlling an injection of fuel through at least one second injection hole. In this case, the first nozzle needle is designed as a hollow needle, so that the two nozzle needles are arranged coaxially with one another. The first nozzle needle or a first needle assembly comprising the first nozzle needle has a first control surface which is remote from the injection holes and delimits a first control space, which is connected via a first inlet throttle to a supply for fuel under injection pressure. The pressure prevailing in the first control chamber thus initiates effective forces in the closing direction via the first control surface into the first nozzle needle or into the first needle assembly. Furthermore, the second nozzle needle or a second needle assembly comprising the second nozzle needle has a second control surface which faces away from the spray holes and delimits a second control chamber. The first control chamber and the second control chamber is connected in each case via an outlet throttle with a high pressure chamber of a control valve, wherein the outlet throttle for the second control chamber also works as an inlet throttle. In a first end position forming the closed position of the control valve blocks this connection of the high-pressure chamber to a low-pressure chamber which is connected to a relatively pressureless return. In this closed position of the control valve, both outlet throttles are opened, so that both control chambers communicate with the high-pressure chamber. Since also the first control room with communicates the supply of the injection pressure prevails in both control chambers of the injection pressure. In an open position forming a second end position, the control valve opens the connection between the high-pressure chamber and the low-pressure chamber. As a result, the pressure in the first control chamber decreases and the first nozzle needle opens. Since the control valve is adjusted comparatively quickly between the closed position and the open position, the pressure drop is delayed because of a stronger throttle between the second control chamber and the high-pressure chamber in the second control chamber, so that the second nozzle needle opens after the first nozzle needle.

Bei der aus WO 2004/070192 A1 bekannten Einspritzdüse ist ebenfalls jeder Düsennadel jeweils ein eigener Steuerraum zugeordnet, wobei der Steuerraum für die innere Düsennadel zusätzlich über eine Zulaufdrossel mit der Zuführung für den Einspritzdruck verbunden ist.At the WO 2004/070192 A1 known injection nozzle is also assigned to each nozzle needle each have their own control room, wherein the control chamber for the inner nozzle needle is additionally connected via an inlet throttle with the supply for the injection pressure.

Eine weitere ähnliche Einspritzdüse ist aus der DE 102 22 196 A1 bekannt. Hierbei wird in einem ersten Verstellmodus vergleichsweise schnell zwischen der Schließstellung und der Offenstellung des Sterventils verstellt, derart, dass sich im zweiten Steuerraum im wesentlichen kein Druckabfall einstellt. Dementsprechend bleibt die zweite Düsennadel dabei verschlossen. Im Unterschied dazu kann das Steuerventil bei dieser Einspritzdüse außerdem in einem zweiten Verstellmodus vergleichsweise langsam verstellt werden, derart, dass das Steuerventil hinreichend lange eine zwischen den Endstellungen liegende Zwischenstellung einnehmen kann, in welcher die Verbindung zwischen Hochdruckraum und Niederdruckraum sowie beide Ablaufdrosseln geöffnet sind. Hierdurch kommt es auch im zweiten Steuerraum zu einem Druckabfall, mit der Folge, dass auch die zweite Düsennadel öffnet. Da der zweite Steuerraum nur über die zweite Ablaufdrossel mit der Zuführung kommunizieren kann, bleibt die zweite Düsennadel geöffnet, wenn das Steuerventil seine Offenstellung einnimmt und dabei die zweite Ablaufdrossel sperrt.Another similar injector is from the DE 102 22 196 A1 known. In this case, in a first adjustment mode, adjustment is comparatively fast between the closed position and the open position of the stub valve, such that essentially no pressure drop occurs in the second control chamber. Accordingly, the second nozzle needle remains closed. In contrast, the control valve in this injector can also be adjusted comparatively slowly in a second adjustment mode, such that the control valve can assume an intermediate position between the end positions for a sufficiently long time, in which the connection between the high-pressure chamber and the low-pressure chamber and both outlet throttles are open. As a result, there is also a pressure drop in the second control chamber, with the result that the second nozzle needle also opens. Since the second control chamber can communicate with the supply only via the second outlet throttle, the second nozzle needle remains open when the control valve assumes its open position and thereby blocks the second outlet throttle.

Bei den bekannten Einspritzdüsen wird nur ein einziges Steuerventil zur Steuerung beider Düsennadeln benötigt, was einen Kostenvorteil darstellt. Allerdings ist das bei den bekannten Einspritzdüsen verwendete Ansteuerkonzept vergleichsweise ungenau, da über die Stellgeschwindigkeit des Steuerventils eine hinreichende Öffnung der zweiten Düsennadel erzielt werden muss. Des weiteren ist bei den bekannten Einspritzdüsen ein Abstand zwischen dem Öffnen der ersten Düsennadel und dem Öffnen der zweiten Düsennadel so gut wie nicht variierbar, was den Einsatzbereich der bekannten Einspritzdüsen beschränkt.In the known injection nozzles only a single control valve for controlling both nozzle needles is needed, which represents a cost advantage. However, this is used in the known injection nozzles Actuation concept comparatively inaccurate, since over the actuating speed of the control valve, a sufficient opening of the second nozzle needle must be achieved. Furthermore, in the known injection nozzles, a distance between the opening of the first nozzle needle and the opening of the second nozzle needle as well as not variable, which limits the scope of the known injectors.

Aus der DE 100 58 153 A1 und der DE 10118 699 A1 sind weitere Einspritzdüsen mit koaxial angeordneten Düsennadeln bekannt, die allerdings auf einem anderen Ansteuerprinzip beruhen. Bei diesen Einspritzdüsen ist jeweils die außenliegende erste Düsennadel direkt über den Einspritzdruck gesteuert, d.h. zum Öffnen der ersten Düsennadel wird der Kraftstoffdruck auf den Einspritzdruck erhöht. Im Unterschied dazu ist bei diesen Einspritzdüsen die innere zweite Düsennadel jeweils über ein Steuerventil gesteuert, mit dem ein Druck in einem Steuerraum einstellbar ist, der durch eine von den Spritzlöchern abgewandte Steuerfläche der zweiten Düsennadel begrenzt ist. Der Aufwand zur Realisierung einer solchen Servosteuerung der zweiten Düsennadel in Verbindung mit einer direkten Steuerung der ersten Düsennadel ist vergleichsweise groß.From the DE 100 58 153 A1 and the DE 10118 699 A1 are more injectors with coaxially arranged nozzle needles known, however, based on a different driving principle. In these injectors, the outer first nozzle needle is in each case controlled directly via the injection pressure, ie, to open the first nozzle needle, the fuel pressure is increased to the injection pressure. In contrast, in these injectors, the inner second nozzle needle is controlled in each case via a control valve, with which a pressure in a control chamber is adjustable, which is limited by a remote from the spray holes control surface of the second nozzle needle. The cost of implementing such a servo control of the second nozzle needle in conjunction with a direct control of the first nozzle needle is comparatively large.

Es besteht daher ein Bedarf an einem Einspritzventil der eingangs genannten Art, bei dem mit einem vergleichsweise geringen Aufwand die zweite Düsennadel mit hoher Genauigkeit gesteuert werden kann.There is therefore a need for an injection valve of the type mentioned, in which with a comparatively low cost, the second nozzle needle can be controlled with high accuracy.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Bei der erfindungsgemäßen Einspritzdüse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sind die beiden Steuerräume bei geöffneter erster Düsennadel voneinander entkoppelt. Dies hat den Vorteil, dass eine unabhängige Ansteuerung der zweiten Düsennadel bei geöffneter erster Düsennadel vereinfacht möglich ist. Zum anderen kann der Abstand zwischen dem Öffnen der ersten Düsennadel und dem Öffnen der zweiten Düsennadel quasi frei gewählt werden.In the injector according to the invention with the characterizing features of claim 1, the two control chambers are decoupled from each other when the first nozzle needle is open. This has the advantage that an independent control of the second nozzle needle is simplified when the first nozzle needle is open. On the other hand, the distance between the opening of the first nozzle needle and the opening of the second nozzle needle can be chosen quasi freely.

Weitere Vereinfachung bei der Ansteuerung der zweiten Düsennadel ergeben sich dadurch, dass der zweite Steuerraum über eine zweite Zulaufdrossel ebenfalls an die Zuführung angeschlossen ist. Auf diese Weise ist der zweite Steuerraum unabhängig vom ersten Steuerraum mit der Zuführung verbunden, was die Steuerung des Drucks im zweiten Steuerraum erheblich vereinfacht. Zusätzlich oder alternativ können bei einer vorteilhaften Weiterbildung beide Ablaufdrosseln an den zweiten Steuerraum angeschlossen sein, was ebenfalls die Ansteuerung der zweiten Düsennadel vereinfacht.Further simplification in the control of the second nozzle needle result from the fact that the second control chamber is also connected via a second inlet throttle to the feed. In this way, the second control chamber is connected to the supply independently of the first control chamber, which considerably simplifies the control of the pressure in the second control chamber. Additionally or alternatively, in an advantageous development, both outlet throttles can be connected to the second control chamber, which also simplifies the control of the second nozzle needle.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher auch die erste Düsennadel oder der erste Nadelverband eine den Spritzlöchern zugewandte Zusatzdruckstufe aufweist, die bei geschlossener erster Düsennadel deaktiviert ist und die bei geöffneter erster Düsennadel aktiviert ist und dabei eine zusätzliche Öffnungskraft in die erste Düsennadel oder in den ersten Nadelverband einleitet, die so groß ist, dass in der ersten Düsennadel oder im ersten Nadelverband die Öffnungskräfte auch dann überwiegen, wenn bei geöffnetem Steuerventil der erste Steuerraum vom zweiten Steuerraum getrennt ist. Diese Bauweise hat somit zur Folge, dass es auch zum Öffnen der ersten Düsennadel ausreicht, diese zunächst aus ihrer Schließstellung anzuheben, wobei die Öffnungsbewegung im Übrigen dann selbsttätig abläuft, da mit dem Anheben der ersten Düsennadel aus deren Schließstellung die genannte Zusatzdruckstufe aktiviert ist. Somit ist auch die Ansteuerung der ersten Düsennadel letztlich unabhängig von der Stellgeschwindigkeit des Steuerventils.Particularly advantageous is an embodiment in which also the first nozzle needle or the first needle assembly has a spray holes facing additional pressure stage, which is deactivated with the first nozzle needle closed and which is activated with open first nozzle needle and thereby an additional opening force in the first nozzle needle or in the introduces first needle assembly, which is so large that in the first nozzle needle or in the first needle association, the opening forces also prevail when the first control chamber is separated from the second control chamber with open control valve. This construction thus has the consequence that it is also sufficient to open the first nozzle needle to lift them first from its closed position, the opening movement otherwise automatically proceeds, because with the lifting of the first nozzle needle from its closed position said additional pressure stage is activated. Thus, the control of the first nozzle needle is ultimately independent of the control speed of the control valve.

Von besonderem Interesse ist dabei eine Variante, bei welcher die erste Düsennadel in ihrer Offenstellung die beiden Steuerräume voneinander trennt und somit gleichzeitig den ersten Steuerraum auch von beiden Ablaufdrosseln trennt, wenn beide Ablaufdrosseln an den zweiten Steuerraum angeschlossen sind. Auf diese Weise herrscht bei geöffneter erster Düsennadel im ersten Steuerraum automatisch der Einspritzdruck, während im zweiten Steuerraum mit unterhalb des Einspritzdrucks liegenden Drücken gearbeitet werden kann, was die Steuerung der zweiten Düsennadel vereinfacht.Of particular interest is a variant in which the first nozzle needle in its open position separates the two control chambers from one another and thus simultaneously separates the first control chamber from both outlet throttles when both outlet throttles are connected to the second control chamber. In this way, when the first nozzle needle is open in the first control chamber, the injection pressure automatically prevails, while in the second control chamber pressures below the injection pressure can be used, which simplifies the control of the second nozzle needle.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Einspritzdüse ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the injection nozzle according to the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einspritzdüse sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen. Es zeigen, jeweils schematisch

Fig. 1 bis 6
jeweils einen stark vereinfachten, prinzipiellen Längsschnitt durch Einspritzdüsen nach der Erfindung, bei verschiedenen Schaltzuständen, wobei zur vereinfachten Darstellung jeweils ein mittlerer Abschnitt der Einspritzdüsen weggelassen ist.
Embodiments of the injection nozzle according to the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail below, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components. It show, each schematically
Fig. 1 to 6
in each case a greatly simplified, fundamental longitudinal section through injection nozzles according to the invention, at different switching states, wherein for the sake of simplicity, a middle section of the injection nozzles is omitted.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Entsprechend den Fig. 1 bis 6 umfasst eine erfindungsgemäße Einspritzdüse 1 in einem durch eine geschweifte Klammer gekennzeichneten oberen Abschnitt A ein Steuerventil 2 und in einem durch eine geschweifte Klammer gekennzeichneten unteren Abschnitt B mehrere Spritzlöcher, nämlich wenigstens ein erstes Spritzloch 3 und wenigstens ein zweites Spritzloch 4. Ein zwischen oberem Abschnitt A und unterem Abschnitt B liegender mittlerer Abschnitt ist zur Wahrung der Übersichtlichkeit weggelassen und kann daher in bekannter Weise aufgebaut sein.According to the Fig. 1 to 6 comprises an injection nozzle 1 according to the invention in a marked by a brace upper portion A control valve 2 and in a marked by a brace lower portion B several injection holes, namely at least a first spray hole 3 and at least a second spray hole 4. A between the upper section A. and lower portion B is omitted for clarity and therefore may be constructed in a known manner.

Üblicherweise besitzt die Einspritzdüse 1 im unteren Abschnitt B mehrere erste Spritzlöcher 3, die vorzugsweise in einer Ebene sternförmig verteilt angeordnet sind. Außerdem sind vorzugsweise auch mehrere zweite Spritzlöcher 4 vorgesehen, die ebenfalls in einer Ebene sternförmig angeordnet sein können. Durch die Spritzlöcher 3, 4 kann Kraftstoff unter Einspritzdruck in einen Einspritzraum 5 eingespritzt werden, der ein Brennraum oder ein Gemischbildungsraum eines Zylinders einer Brennkraftmaschine sein kann. Die Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine erste Spritzloch 3 wird mit Hilfe einer ersten Düsennadel 6 gesteuert, die zu diesem Zweck mit einem ersten Nadelsitz 7 zusammenwirkt. Dieser erste Nadelsitz 7 ist dabei so positioniert, dass sich das wenigstens eine erste Spritzloch 3 bezüglich einer den Kraftstoff unter Einspritzdruck bereitstellenden Zuführung 8 stromab befmdet.Usually, the injection nozzle 1 in the lower section B has a plurality of first injection holes 3, which are preferably arranged distributed in a star-shaped plane. In addition, preferably also a plurality of second injection holes 4 are provided, which may also be arranged in a star-shaped plane. Through the injection holes 3, 4 fuel can be injected under injection pressure in an injection chamber 5, which may be a combustion chamber or a mixture forming space of a cylinder of an internal combustion engine. The injection of fuel through the at least one first injection hole 3 is controlled by means of a first nozzle needle 6, which cooperates with a first needle seat 7 for this purpose. This first needle seat 7 is positioned such that the at least one first injection hole 3 is located downstream with respect to a supply 8 providing the fuel under injection pressure.

Die Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine zweite Spritzloch 4 kann mit Hilfe einer zweiten Düsennadel 9 gesteuert werden, die zu diesem Zweck mit einem zweiten Nadelsitz 10 und einen dritten Nadelsitz 11 zusammenwirkt.The injection of fuel through the at least one second injection hole 4 can be controlled by means of a second nozzle needle 9, which cooperates for this purpose with a second needle seat 10 and a third needle seat 11.

Wie den Darstellungen der Fig. 1 bis 6 zu entnehmen ist, ist bei den hier gezeigten Ausführungsformen eine der Düsennadeln 6, 9, nämlich die zweite Düsennadel 9, als Hohlnadel ausgestaltet. Auf diese Weise können die beiden Düsennadeln 6, 9 koaxial ineinander angeordnet werden. Im vorliegenden Fall ist somit die erste Düsennadel 6 in der zweiten Düsennadel 9 angeordnet. Damit die erste Düsennadel 6 innen angeordnet sein kann, verläuft ein innerer Zweig 8' der Zuführung 8, der sich unmittelbar stromauf des wenigstens einen ersten Spritzlochs 3 befmdet, radial zwischen den beiden Düsennadeln 6, 9. Im vorliegenden Fall ist zur Versorgung des wenigstens einen äußeren Spritzlochs 4 zusätzlich ein äußerer Zweig 8" der Zuführung 8 vorgesehen, der unmittelbar stromauf des wenigstens einen zweiten Spritzlochs 4 radial außen entlang der zweiten Düsennadel 9 verläuft. Dementsprechend wirkt die zweite Düsennadel 9 mit zwei Nadelsitzen, nämlich mit dem zweiten Nadelsitz 10 und dem dritten Nadelsitz 11 zusammen, die beiderseits des wenigstens einen zweiten Spritzlochs 4 angeordnet sind. Somit befindet sich bezüglich des wenigstens einen zweiten Spritzlochs 4 der zweite Nadelsitz 10 stromauf des äußeren Zweigs 8", während sich der dritte Nadelsitz 11 stromauf des inneren Zweigs 8' befmdet.As the representations of Fig. 1 to 6 can be seen, in the embodiments shown here, one of the nozzle needles 6, 9, namely the second nozzle needle 9, designed as a hollow needle. In this way, the two nozzle needles 6, 9 coaxially arranged one inside the other. In the present case, therefore, the first nozzle needle 6 is arranged in the second nozzle needle 9. In order for the first nozzle needle 6 to be arranged internally, an inner branch 8 'of the feed 8, which is located immediately upstream of the at least one first injection hole 3, extends radially between the two nozzle needles 6, 9. In the present case, at least one of them is supplied In addition, an outer branch 8 "of the feed 8 is provided on the outside of the injection port 4, which extends radially outwardly along the second nozzle needle 9 immediately upstream of the at least one second injection hole 4. Accordingly, the second nozzle needle 9 acts with two needle seats, namely with the second needle seat 10 and third needle seat 11, which are arranged on both sides of the at least one second injection hole 4. Thus, with respect to the at least one second injection hole 4, the second needle seat 10 is upstream of the outer branch 8 ", while the third needle seat 11 is located upstream of the inner branch 8 ' ,

Bei einer anderen Ausführungsform können die Düsennadeln 6, 9 unabhängig bzw. separat voneinander in der Einspritzdüse 1 angeordnet sein.In another embodiment, the nozzle needles 6, 9 may be arranged independently or separately from one another in the injection nozzle 1.

Die erste Düsennadel 6 besitzt stromab des ersten Nadelsitzes 7 eine erste Zusatzdruckstufe 12, die durch die gesamte vom ersten Nadelsitz 7 eingeschlossene Fläche gebildet ist. Diese erste Zusatzdruckstufe 12 ist dem wenigstens einen ersten Spritzloch 3 zugewandt und wirkt somit bei einer Druckbeaufschlagung in der Öffnungsrichtung der ersten Düsennadel 6.The first nozzle needle 6 has downstream of the first needle seat 7, a first additional pressure stage 12 which is formed by the entire area enclosed by the first needle seat 7 surface. This first additional pressure stage 12 faces the at least one first injection hole 3 and thus acts upon pressurization in the opening direction of the first nozzle needle 6.

In entsprechender Weise ist auch an der zweiten Düsennadel 9 eine zweite Zusatzdruckstufe 13 ausgebildet, die dem wenigstens einen zweiten Spritzloch 4 zugewandt ist. Die zweite Druckstufe 13 ist durch eine Ringfläche gebildet, die radial außen durch den zweiten Nadelsitz 10 und radial innen durch den dritten Nadelsitz 11 begrenzt ist. Auch die zweite Zusatzdruckstufe 13 leitet bei einer Druckbeaufschlagung eine Öffnungskraft in die zugehörige zweite Düsennadel 9 ein.In a corresponding manner, a second additional pressure stage 13 is also formed on the second nozzle needle 9, which faces the at least one second injection hole 4. The second pressure stage 13 is formed by an annular surface, which is bounded radially outwardly by the second needle seat 10 and radially inward by the third needle seat 11. The second additional pressure stage 13 also initiates an opening force into the associated second nozzle needle 9 when pressure is applied.

Entsprechend den Fig. 1 bis 6 besitzt die erste Düsennadel 6 bzw. ein erster Nadelverband 14, der die erste Düsennadel 6 umfasst, im oberen Abschnitt A eine erste Steuerfläche 15, die von den Spritzlöchern 3, 4 abgewandt ist und dementsprechend bei einer Druckbeaufschlagung eine in Schließrichtung wirksame Kraft in die erste Düsennadel 6 bzw. in den ersten Nadelverband 14 einleitet. Der erste Nadelverband 14 kann neben der ersten Düsennadel 6 wenigstens eine weitere Komponente umfassen, wobei die einzelnen Komponenten des ersten Nadelverbands 14 so aneinander angeordnet sind, dass sie Druckkräfte übertragen können. Das heißt, die einzelnen Komponenten des ersten Nadelverbandes 14 können in der Hubrichtung grundsätzlich lose aneinander anliegen, sofern eine hinreichende Abdichtung gegenüber dem unter Einspritzdruck stehenden Kraftstoff gegeben ist. Ebenso ist es möglich, dass wenigstens zwei Komponenten aneinander befestigt sind. Des Weiteren ist es möglich, dass zumindest zwei Komponenten aus einem Stück hergestellt sind. Ebenfalls bildet der erste Nadelverband 14 eine im Ganzen hubverstellbare Einheit.According to the Fig. 1 to 6 has the first nozzle needle 6 and a first needle assembly 14, which includes the first nozzle needle 6, in the upper portion A, a first control surface 15, which faces away from the spray holes 3, 4 and accordingly at a pressurization in the closing direction effective force into the first Nozzle needle 6 or in the first needle dressing 14 initiates. The first needle assembly 14 may comprise at least one further component in addition to the first nozzle needle 6, wherein the individual components of the first needle assembly 14 are arranged against each other so that they can transmit compressive forces. That is, the individual components of the first needle assembly 14 may in principle rest loosely against each other in the stroke direction, provided that a sufficient seal against the standing under injection pressure fuel is given. It is also possible that at least two components are attached to each other. Furthermore, it is possible that at least two components are made of one piece. Likewise, the first needle assembly 14 forms a unit that can be adjusted in its entirety.

In entsprechender Weise bildet zweckmäßig auch die zweite Düsennadel 9 eine Komponente eines zweiten Nadelverbands 16, der neben der zweiten Düsennadel 9 zumindest eine weitere Komponente aufweisen kann, wobei zumindest zwei Komponenten fest aneinander befestigt sein können und/oder aus einem Stück hergestellt sein können. Ebenso können auch im zweiten Nadelverband 16 einzelne Komponenten bei entsprechender Abdichtung gegenüber dem unter Einspritzdruck stehenden Kraftstoff in der Hubrichtung lose aneinander anliegen, da lediglich Druckkräfte übertragen werden müssen. Dementsprechend bildet auch der zweite Nadelverband 16 eine im Ganzen hubverstellbare Einheit. Die zweite Düsennadel 9 bzw. der zweite Nadelverband 16 besitzt eine zweite Steuerfläche 17, die ebenfalls von den Spritzlöchern 3, 4 abgewandt ist, so dass eine Druckbeaufschlagung der zweiten Steuerfläche 17 eine in Schließrichtung wirksame Kraft in den zweiten Nadelverband 16 bzw. in die zweite Düsennadel 9 einleitet.In a corresponding manner, the second nozzle needle 9 also expediently forms a component of a second needle assembly 16, which may have at least one further component in addition to the second nozzle needle 9, wherein at least two components can be fixedly attached to one another and / or can be produced in one piece. Likewise, in the second needle assembly 16 individual components with a corresponding seal against the standing under injection pressure fuel in the stroke direction loosely abut each other, since only compressive forces must be transmitted. Accordingly, the second needle dressing 16 also forms a unit which can be adjusted in its entirety. The second needle needle 9 and the second needle assembly 16 has a second control surface 17, which is also remote from the spray holes 3, 4, so that pressurization of the second control surface 17 in the closing direction of a force in the second needle assembly 16 and in the second Nozzle needle 9 initiates.

Die beiden Steuerflächen 15, 17 sind im oberen Abschnitt A der Einspritzdüse 1 ausgebildet, vorzugsweise jeweils an einem von den Spritzlöchern 3, 4 entfernten Ende des ersten Nadelverbands 14 bzw. des zweiten Nadelverbands 16. Während die erste Steuerfläche 15 einen ersten Steuerraum 18 begrenzt, bildet die zweite Steuerfläche 17 eine Begrenzung für einen zweiten Steuerraum 19. Dabei umschließt der zweite Steuerraum 19 den ersten Steuerraum 18 ringförmig und ist seinerseits radial außen durch einen Führungsring 20 begrenzt. Des Weiteren sind beide Steuerräume 18, 19 durch eine den Spritzlöchern 3, 4 zugewandte Unterseite 21 einer Drosselplatte 22 begrenzt.The two control surfaces 15, 17 are formed in the upper portion A of the injection nozzle 1, preferably at one of the spray holes 3, 4 remote end of the first needle assembly 14 and the second needle assembly 16. While the first control surface 15 defines a first control chamber 18, The second control surface 17 forms a boundary for a second control chamber 19. The second control chamber 19 surrounds the first control chamber 18 in a ring shape and is in turn radially outward by a Guide ring 20 limited. Furthermore, both control chambers 18, 19 are bounded by a bottom 21 of a throttle plate 22 facing the spray holes 3, 4.

In dieser Drosselplatte 22 verläuft ein weiterer Abschnitt des Zulaufs 8. Dieser Zulauf 8 ist an einer hier nicht gezeigten Stelle an eine Hochdruckleitung angeschlossen, die den für die Einspritzung vorgesehenen Kraftstoff unter dem jeweiligen Einspritzdruck bereitstellt. Beispielsweise wird diese Hochdruckleitung von einer entsprechenden Kraftstoffeinspritzpumpe gespeist. Beim sogenannten "Common-Rail-Prinzip" sind die Zuführungen 8 von mehreren, vorzugsweise von sämtlichen, Einspritzdüsen 1, die einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, angeordnet sind, mit derselben gemeinsamen Hochdruckleitung verbunden.In this throttle plate 22, a further section of the inlet 8. This inlet 8 is connected at a location not shown here to a high-pressure line, which provides the fuel provided for the injection under the respective injection pressure. For example, this high-pressure line is fed by a corresponding fuel injection pump. In the so-called "common rail principle", the feeders 8 of several, preferably of all, injection nozzles 1, which are arranged in an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, are connected to the same common high-pressure line.

In der Drosselplatte 22 ist eine erste Zulaufdrossel 23 ausgebildet, über welche der erste Steuerraum 18 an die Zuführung 8 angeschlossen ist. Des Weiteren enthält die Drosselplatte 22 eine zweite Zulaufdrossel 24, über welche der zweite Steuerraum 19 an die Zuführung 8 angeschlossen ist. Die erste Zulaufdrossel 23 kann dabei eine stärkere Drosselwirkung aufweisen als die zweite Zulaufdrossel 24. Die Drosselplatte 22 enthält außerdem eine erste Ablaufdrossel 25 sowie eine zweite Ablaufdrossel 26, über welche die Steuerräume 18, 19 mit einem Hochdruckraum 27 des Steuerventils 2 verbunden sind. Im vorliegenden Fall sind beide Ablaufdrosseln 25, 26 direkt nur mit dem zweiten Steuerraum 19 verbunden und über diesen indirekt mit dem ersten Steuerraum 18. Erreicht wir dies über einen gemeinsamen Abschnitt 28, der die beiden Ablaufdrosseln 25, 26 innerhalb der Drosselplatte 22 zum zweiten Steuerraum 19 führt. Vorzugsweise ist die Drosselwirkung der ersten Ablaufdrossel 25 stärker als diejenige der zweiten Ablaufdrossel 26.In the throttle plate 22, a first inlet throttle 23 is formed, via which the first control chamber 18 is connected to the feed 8. Furthermore, the throttle plate 22 includes a second inlet throttle 24, via which the second control chamber 19 is connected to the feed 8. The first inlet throttle 23 may have a stronger throttle effect than the second inlet throttle 24. The throttle plate 22 also includes a first outlet throttle 25 and a second outlet throttle 26, via which the control chambers 18, 19 are connected to a high-pressure chamber 27 of the control valve 2. In the present case, both outlet throttles 25, 26 are connected directly only to the second control chamber 19 and indirectly via this to the first control chamber 18. If we achieve this via a common section 28, the two outlet throttles 25, 26 within the throttle plate 22 to the second control chamber 19 leads. Preferably, the throttling action of the first outlet throttle 25 is stronger than that of the second outlet throttle 26.

Das Steuerventil enthält einen Ventilkörper 29, der mit Hilfe eines geeigneten Aktuators, insbesondere mittels eines Piezoaktuators, hubverstellbar ist und wechselweise mit einem ersten Ventilsitz 30 und einem zweiten Ventilsitz 31 zusammenwirkt. Der Ventilkörper 29 steuert im Steuerventil 2 eine über den ersten Ventilsitz 30 geführte Verbindung zwischen dem Hochdruckraum 27 und einem Niederdruckraum 32 des Steuerventils 2. Der Niederdruckraum 32 ist dabei an einen nicht dargestellten, im wesentlichen drucklosen Rücklauf des Einspritzventils 1 angeschlossen.The control valve contains a valve body 29, which is adjustable in stroke with the aid of a suitable actuator, in particular by means of a piezoactuator, and interacts alternately with a first valve seat 30 and a second valve seat 31. The valve body 29 controls in the control valve 2 via the first valve seat 30 guided connection between the high pressure chamber 27 and a low pressure chamber 32 of the control valve 2. The low pressure chamber 32 is connected to a, not shown, substantially unpressurized return of the injector 1.

Die erste Düsennadel 6 bzw. der erste Nadelverband 14 ist innerhalb der Einspritzdüse 1 zwischen einer in Fig. 1 gezeigten Schließstellung und einer in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Offenstellung hubverstellbar angeordnet. Dabei bilden sowohl die Schließstellung als auch die Offenstellung definierte Endstellungen. In ihrer Schließstellung sitzt die erste Düsennadel 6 im ersten Nadelsitz 7 und trennt das wenigstens eine erste Spritzloch 3 vom zugehörigen inneren Zweig 8' der Zuführung 8. Das wenigstens eine erste Spritzloch 3 ist dann gesperrt. Bei geschlossener erster Düsennadel 6 ist die erste Zusatzdruckstufe 12 deaktiviert, das heißt, an der ersten Zusatzdruckstufe 12 greifen keine nennenswerten Kräfte in Öffnungsrichtung an. Des Weiteren sind die beiden Steuerräume 18 und 19 bei geschlossener erster Düsennadel 6 zueinander offen, so dass sie einen gemeinsam Steuerraum 18-19 bilden.The first nozzle needle 6 and the first needle assembly 14 is within the injection nozzle 1 between a in Fig. 1 shown closed position and one in the Fig. 3 to 5 shown Open position arranged adjustable stroke. Both the closed position and the open position define defined end positions. In its closed position, the first nozzle needle 6 is seated in the first needle seat 7 and separates the at least one first injection hole 3 from the associated inner branch 8 'of the feed 8. The at least one first injection hole 3 is then locked. When the first nozzle needle 6 is closed, the first additional pressure stage 12 is deactivated, that is, at the first additional pressure stage 12 do not attack any significant forces in the opening direction. Furthermore, the two control chambers 18 and 19 are open to each other when the first nozzle needle 6 is closed so that they form a common control chamber 18-19.

Sobald die erste Düsennadel 6 vom ersten Nadelsitz 7 abhebt, ist die Verbindung des wenigstens einen ersten Spritzlochs 3 zum innen liegenden Zweig 8' der Zuführung 8 geöffnet, so dass zum einen eine Kraftstoffeinspritzung durch das wenigstens eine erste Spritzloch 3 stattfmden kann. Zum anderen ist dann die erste Zusatzdruckstufe 12 aktiviert, das heißt, an der ersten Zusatzdruckstufe 12 liegt im wesentlichen der Einspritzdruck an, der eine in Öffnungsrichtung wirkende Kraft über die erste Zusatzdruckstufe 12 in die erste Düsennadel 6 einleitet.As soon as the first nozzle needle 6 lifts off the first needle seat 7, the connection of the at least one first injection hole 3 to the inner branch 8 'of the feed 8 is opened so that, on the one hand, a fuel injection can take place through the at least one first injection hole 3. On the other hand, then the first additional pressure stage 12 is activated, that is, at the first additional pressure stage 12 is substantially the injection pressure, which initiates a force acting in the opening direction of the first additional pressure stage 12 in the first nozzle needle 6.

Sobald die erste Düsennadel 6 ihre Offenstellung einnimmt, trennt sie bzw. der erste Nadelverband 14 die beiden Steuerräume 18, 19 voneinander. Hierzu ist im vorliegendem Fall am ersten Nadelverband 14 eine ringförmige Steuerkante 33 ausgebildet. Der in der Schließstellung der ersten Düsennadel 6 verbleibende erste Steuerraum 18 ist hier durch eine konkave Formgebung der ersten Steuerfläche 15 definiert. Bei einer anderen Ausführungsform kann die erste Steuerfläche 15 auch eben ausgestaltet sein, so dass der in der Offenstellung der ersten Düsennadel 6 verbleibende erste Steuerraum 15 im wesentlichen nur noch durch das Volumen der ersten Zulaufdrossel 23 gebildet ist.As soon as the first nozzle needle 6 assumes its open position, it separates the first needle assembly 14, the two control chambers 18, 19 from each other. For this purpose, an annular control edge 33 is formed in the present case on the first needle assembly 14. The remaining in the closed position of the first nozzle needle 6 first control chamber 18 is defined here by a concave shape of the first control surface 15. In another embodiment, the first control surface 15 may also be designed planar, so that the remaining in the open position of the first nozzle needle 6 first control chamber 15 is formed substantially only by the volume of the first inlet throttle 23.

Auch die zweite Düsennadel 9 bzw. der zweite Nadelverband 16 ist in der Einspritzdüse 1 hubverstellbar angeordnet, und zwar zwischen einer in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Schließstellung und einer in den Fig. 4 bis 6 angedeuteten Offenstellung. Dabei bildet zumindest die Schließstellung eine Endstellung. In der Schließstellung wirkt die zweite Düsennadel 9 mit dem zweiten Nadelsitz 10 und dem dritten Nadelsitz 11 zusammen, wodurch das wenigstens eine zweite Spritzloch 4 sowohl vom inneren Zweig 8' als auch vom äußeren Zweig 8" der Zuführung 8 getrennt ist. Dementsprechend ist die zweite Zusatzdruckstufe 13 deaktiviert, so dass über diese im wesentlichen keine in Öffnungsrichtung wirksame Kraft in die zweite Düsennadel 9 eingeleitet werden kann.Also, the second nozzle needle 9 and the second needle assembly 16 is arranged adjustable in the injection nozzle 1, between one in the Fig. 1 to 3 shown closed position and one in the 4 to 6 indicated open position. At least the closed position forms an end position. In the closed position, the second nozzle needle 9 cooperates with the second needle seat 10 and the third needle seat 11, whereby the at least one second injection hole 4 is separated from both the inner branch 8 'and the outer branch 8 "of the feeder 8. Accordingly, the second Additional pressure stage 13 is deactivated, so that it can be introduced via this substantially no effective force in the opening direction in the second nozzle needle 9.

Sobald die zweite Düsennadel 9 aus den zugeordneten Nadelsitzen 10, 11 abhebt, ist sowohl die Verbindung zum inneren Zweig 8' als auch die Verbindung zum äußeren Zweig 8" der Zuführung 8 geöffnet, so dass eine Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine zweite Spritzloch 4 stattfinden kann. Gleichzeitig wird dadurch die zweite Zusatzdruckstufe 13 aktiviert, an der dann im wesentlichen der Einspritzdruck angreift und somit eine in Öffnungsrichtung der zweiten Düsennadel 9 wirksame Kraft in diese bzw. in den zweiten Nadelverband 16 einleitet.As soon as the second nozzle needle 9 lifts off from the associated needle seats 10, 11, both the connection to the inner branch 8 'and the connection to the outer branch 8 "of the feed 8 are opened, so that an injection of fuel through the at least one second injection hole 4 At the same time, this activates the second additional pressure stage 13, which then essentially acts on the injection pressure and thus initiates an effective force in the opening direction of the second nozzle needle 9 into this or into the second needle assembly 16.

Während die Kraftstoffeinspritzung durch die Spritzlöcher 3, 4 durch Hubbetätigungen der Düsennadeln 6, 9 steuerbar ist, sind die Hubbetätigungen der Düsennadeln 6, 9 mit Hilfe des Steuerventils 2 und speziell durch Hubbetätigungen des Ventilkörpers 29 steuerbar. Das Steuerventil 2 ist zu diesem Zweck zwischen einer in den Fig. 1 und 6 gezeigten Schließstellung und einer in den Fig. 2, 3 und 5 gezeigten Offenstellung verstellbar. Dabei bilden auch beim Steuerventil 2 die Schließstellung und die Offenstellung jeweils definierte Endstellungen, in denen der Ventilkörper 29 jeweils eine definierte Lage einnimmt. In der Schließstellung wirkt der Ventilkörper 29 mit dem ersten Ventilsitz 30 zusammen und sperrt somit die Verbindung zwischen Hochdruckraum 27 und Niederdruckraum 32. Beachtenswert ist hierbei, dass in dieser Schließstellung beide Ablaufdrosseln 25, 26 offen sind. In der Offenstellung wirkt der Ventilkörper 29 mit dem zweiten Ventilsitz 31 zusammen, wodurch die erste Ablaufdrossel 25 gesperrt ist. Gleichzeitig ist in der Offenstellung des Steuerventils 2 die Verbindung zwischen Hochdruckraum 27 und Niederdruckraum 32 geöffnet, so dass Kraftstoff aus dem Hochdruckraum über den Niederdruckraum 32 in den Rücklauf abfließen kann.While the fuel injection through the injection holes 3, 4 controllable by Hubbetätigungen the nozzle needles 6, 9, the lifting operations of the nozzle needles 6, 9 with the aid of the control valve 2 and especially by lifting operations of the valve body 29 are controllable. The control valve 2 is for this purpose between one in the Fig. 1 and 6 shown closed position and one in the Fig. 2 . 3 and 5 shown open position adjustable. In this case, the closed position and the open position also form each defined end positions in the control valve 2, in which the valve body 29 each occupies a defined position. In the closed position of the valve body 29 cooperates with the first valve seat 30 and thus blocks the connection between the high-pressure chamber 27 and low-pressure chamber 32. It is noteworthy that in this closed position both outlet throttles 25, 26 are open. In the open position, the valve body 29 cooperates with the second valve seat 31, whereby the first outlet throttle 25 is locked. At the same time in the open position of the control valve 2, the connection between the high-pressure chamber 27 and low-pressure chamber 32 is opened, so that fuel can flow from the high-pressure chamber via the low-pressure chamber 32 in the return.

Des Weiteren kann das Steuerventil 2 zumindest in eine Zwischenstellung gemäß Fig. 4 verstellt werden, in der sich das Steuerventil 2 bzw. sein Ventilkörper 29 zwischen den beiden Endstellungen (Schließstellung und Offenstellung) befindet. Grundsätzlich bildet somit jede Relativstellung des Ventilkörpers 29, in welcher sich der Ventilkörper 29 weder in der Schließstellung noch in der Offenstellung befindet, eine solche Zwischenstellung. Bevorzugt wird jedoch eine Zwischenstellung, in welcher der Ventilkörper 29 sowohl vom ersten Ventilsitz 30 als auch vom zweiten Ventilsitz 31 soweit entfernt ist, dass sich eine möglichst geringe Drosselwirkung zwischen dem Ventilkörper 29 und den Ventilsitzen 30, 31 einstellt.Furthermore, the control valve 2 at least in an intermediate position according to Fig. 4 be adjusted, in which the control valve 2 and its valve body 29 between the two end positions (closed position and open position) is located. In principle, therefore, each relative position of the valve body 29, in which the valve body 29 is neither in the closed position nor in the open position, forms such an intermediate position. However, preference is given to an intermediate position in which the valve body 29 is removed from both the first valve seat 30 and the second valve seat 31 far enough that a As low as possible throttle effect between the valve body 29 and the valve seats 30, 31 sets.

In der genannten Zwischenstellung des Steuerventils 2 bzw. des Ventilkörpers 29 sind somit sowohl die Verbindung zwischen Hochdruckraum 27 und Niederdruckraum 32 als auch beide Ablaufdrosseln 25, 26 geöffnet.In the aforementioned intermediate position of the control valve 2 and the valve body 29 thus both the connection between the high-pressure chamber 27 and the low-pressure chamber 32 and both outlet throttles 25, 26 are opened.

Die Erfindung bzw. deren Funktionsweise werden nun im folgenden näher erläutert:The invention or its mode of operation will now be explained in more detail below:

In der in Fig. 1 gezeigten Ausgangsstellung befmdet sich das Steuerventil 2 in seiner Schließstellung; ebenso befinden sich beide Düsennadeln 6, 9 jeweils in ihrer Schließstellung. In der Folge sind zum einen die beiden Zusatzdruckstufen 12 und 13 deaktiviert, zum anderen sind beide Steuerräume 18, 19 miteinander verbunden, wobei in den Steuerräumen 18, 19 der Einspritzdruck herrscht. Ebenso herrscht im Hochdruckraum 27 der Einspritzdruck.In the in Fig. 1 shown starting position, the control valve 2 is in its closed position; both nozzle needles 6, 9 are each in their closed position. As a result, on the one hand, the two additional pressure stages 12 and 13 are deactivated, on the other hand, both control spaces 18, 19 are connected to each other, wherein in the control chambers 18, 19 of the injection pressure prevails. Likewise prevails in the high-pressure chamber 27, the injection pressure.

Um nun eine Einspritzung durch das wenigstens eine erstes Spritzloch 3 durchzuführen, wird das Steuerventil 2 von seiner Schließstellung direkt in seine Offenstellung überführt, was in Fig. 2 wiedergegeben ist. In der Folge ist die Verbindung zwischen Hochdruckraum 27 und Niederdruckraum 32 geöffnet, wodurch der Druck im Hochdruckraum 27 abfällt. Da die erste Ablaufdrossel 25 in der Offenstellung des Steuerventils 2 gesperrt ist, kann sich dieser Druckabfall nur über die zweite Ablaufdrossel 26 bis in die Steuerräume 18, 19 fortpflanzen. Die erste Steuerfläche 15 ist so ausgelegt, dass durch diesen Druckabfall im ersten Nadelverband 14 eine Öffnungskraft resultiert, so dass die erste Düsennadel 6 aus dem ersten Nadelsitz 7 abhebt. Diese Öffnungsbewegung ist in Fig. 2 durch einen Pfeil 34 angedeutet. Sobald die erste Düsennadel 6 aus dem ersten Nadelsitz 7 abhebt, ist die erste Zusatzdruckstufe 12 aktiviert, was die in Öffnungsrichtung wirksamen Kräfte verstärkt. In der Folge öffnet die erste Düsennadel 6 sehr schnell.In order to carry out an injection through the at least one first injection hole 3, the control valve 2 is transferred from its closed position directly into its open position, which in Fig. 2 is reproduced. As a result, the connection between the high pressure chamber 27 and the low pressure chamber 32 is opened, whereby the pressure in the high pressure chamber 27 drops. Since the first outlet throttle 25 is blocked in the open position of the control valve 2, this pressure drop can propagate only via the second outlet throttle 26 into the control chambers 18, 19. The first control surface 15 is designed so that an opening force results from this pressure drop in the first needle assembly 14, so that the first nozzle needle 6 lifts from the first needle seat 7. This opening movement is in Fig. 2 indicated by an arrow 34. As soon as the first nozzle needle 6 lifts off from the first needle seat 7, the first additional pressure stage 12 is activated, which enhances the forces acting in the opening direction. As a result, the first nozzle needle 6 opens very quickly.

Gemäß Fig. 3 erreicht die erste Düsennadel 6 bzw. der erste Nadelverband 14 seine Offenstellung, in welcher die Steuerkante 33 die beiden Steuerräume 18, 19 voneinander trennt. In der Folge kann sich im ersten Steuerraum 18 wieder der Einspritzdruck einstellen. Damit hier kein labiler Zustand entsteht, ist die erste Zusatzdruckstufe 12 bei einer bevorzugten Ausführungsform so ausgelegt, dass sie im aktivierten Zustand eine zusätzliche Öffnungskraft in die erste Düsennadel 6 bzw. in den ersten Nadelverband 14 einleitet, die so groß ist, dass im ersten Nadelverband 14 auch dann die Öffnungskräfte überwiegen, wenn an der ersten Steuerfläche 15 wieder der Einspritzdruck angreift, also wenn bei geöffnetem Steuerventil 2 die beiden Steuerräume 18, 19 voneinander getrennt sind.According to Fig. 3 reaches the first nozzle needle 6 and the first needle assembly 14 its open position in which the control edge 33, the two control chambers 18, 19 separated from each other. As a result, the injection pressure can be adjusted again in the first control chamber 18. So that no labile state arises here, the first additional pressure stage 12 is designed in a preferred embodiment so that in the activated state an additional opening force into the first nozzle needle 6 and in the first needle assembly 14th initiates, which is so large that in the first needle assembly 14 also outweigh the opening forces when the injection pressure acts on the first control surface 15 again, so if the two control chambers 18, 19 are separated from each other when the control valve 2 is open.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Zustand sind somit nur noch die zweite Zulaufdrossel 24 und die zweite Ablaufdrossel 26 aktiv, wodurch sich im zweiten Steuerraum 19 ein vorbestimmter Druck einstellt. Die zweite Düsennadel 9 bzw. der zweite Nadelverband 16 ist so ausgelegt, dass die zweite Düsennadel 9 auch bei diesem nun im zweiten Steuerraum 19 herrschenden reduzierten Druck in ihrer Schließstellung verbleibt. Folglich herrscht in Fig. 3 ein stabiler Zustand, bei dem ausschließlich durch das wenigstens eine erste Spritzloch 3 eine Einspritzung von Kraftstoff erfolgt.At the in Fig. 3 shown state are thus only the second inlet throttle 24 and the second outlet throttle 26 active, thereby setting a predetermined pressure in the second control chamber 19. The second nozzle needle 9 or the second needle assembly 16 is designed so that the second nozzle needle 9 remains in its closed position even with this now prevailing in the second control chamber 19 reduced pressure. Consequently prevails in Fig. 3 a stable state in which only by the at least one first injection hole 3 is an injection of fuel.

Zum Beenden dieser Kraftstoffeinspritzung kann das Steuerventil 2 direkt in seine Schließstellung gemäß Fig. 1 verstellt werden, wodurch der Abfluss von Kraftstoff aus dem Hochdruckraum 27 über den Rücklauf wieder gesperrt ist und sich im ersten Steuerraum 19 in der Folge wieder der Einspritzdruck aufbaut. Der erste Nadelverband 14 besitzt eine von den Spritzlöchern 3, 4 abgewandte weitere Druckstufe 35, die ebenfalls den zweiten Steuerraum 19 begrenzt. Über diese weitere Druckstufe 35 werden somit Schließkräfte in den ersten Nadelverband 14 eingeleitet. Die Auslegung dieser weiteren Druckstufe 35 erfolgt dabei so, dass sich bei ansteigendem Druck im zweiten Steuerraum 19 eine resultierende Schließkraft im zweiten Nadelverband 14 ausbildet, so dass insbesondere die über die erste Zusatzdruckstufe 12 eingeleitete Öffnungskraft überwunden wird und die erste Düsennadel 6 schließen kann.To stop this fuel injection, the control valve 2 can directly in accordance with its closed position Fig. 1 be adjusted, whereby the outflow of fuel from the high-pressure chamber 27 is blocked again via the return and in the first control chamber 19 in the sequence again builds up the injection pressure. The first needle assembly 14 has a further pressure step 35 facing away from the spray holes 3, 4, which likewise limits the second control chamber 19. Closing forces are thus introduced into the first needle bandage 14 via this further pressure stage 35. The design of this further pressure stage 35 takes place in such a way that a resulting closing force in the second needle assembly 14 is formed with increasing pressure in the second control chamber 19, so that in particular the opening force introduced via the first additional pressure stage 12 is overcome and the first nozzle needle 6 can close.

Falls jedoch ohne Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung durch das wenigstens eine erste Spritzloch 3 zusätzlich eine Kraftstoffeinspritzung durch das wenigstens eine zweite Spritzloch durch geführt werden soll, wird das Steuerventil 2 gemäß Fig. 4 in seine obengenannte Zwischenstellung überführt. Hierbei wird die erste Ablaufdrossel 25 wieder geöffnet, während gleichzeitig die Verbindung zwischen Hochdruckraum 27 und Niederdruckraum 32 offen bleibt. Da außerdem nach wie vor nur die zweite Zulaufdrossel 24 aktiv ist, stellt sich im Hochdruckraum 27 und somit im zweiten Steuerraum 19 ein weiterer Druckabfall ein. Die zweite Steuerfläche 17 ist dabei so ausgelegt, dass nunmehr im zweiten Nadelverband 16 die Öffnungskräfte überwiegen, so dass die zweite Düsennadel 9 von den zugeordneten Nadelsitzen 10 und 11 abhebt, was in Fig. 4 durch einen Pfeil 36 angedeutet ist. Sobald die zweite Düsennadel 9 von den zugehörigen Nadelsitzen 10, 11 abhebt, beginnt die Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine zweite Spritzloch 4. Gleichzeitig wird dadurch die zweite Zusatzdruckstufe 13 aktiviert, wodurch eine zusätzliche Öffnungskraft in die zweite Düsennadel 9 und somit in den zweiten Nadelverband 16 eingeleitet wird.If, however, a fuel injection through the at least one second injection hole in addition to be performed without interrupting the fuel injection through the at least one first injection hole 3, the control valve 2 according to Fig. 4 transferred to his above intermediate position. Here, the first outlet throttle 25 is opened again, while at the same time the connection between the high-pressure chamber 27 and low-pressure chamber 32 remains open. Since, in addition, only the second inlet throttle 24 is still active, a further pressure drop occurs in the high-pressure chamber 27 and thus in the second control chamber 19. The second control surface 17 is designed so that now prevail in the second needle assembly 16, the opening forces, so that the second nozzle needle 9 lifts off from the associated needle seats 10 and 11, which in Fig. 4 by an arrow 36 is indicated. As soon as the second nozzle needle 9 lifts off from the associated needle seats 10, 11, the injection of fuel through the at least one second injection hole 4 begins. At the same time, the second additional pressure stage 13 is activated, whereby an additional opening force in the second nozzle needle 9 and thus in the second Needle Association 16 is initiated.

Erfindungsgemäß ist nun die zweite Zusatzdruckstufe 13 so ausgelegt, dass die darüber in die zweite Düsennadel 9 eingeleitete zusätzliche Öffnungskraft so groß ist, dass in der zweiten Düsennadel 9 bzw. im zweiten Nadelverband 16 auch dann die Öffnungskräfte überwiegen, wenn das Steuerventil 2 nach dem Abheben der zweiten Düsennadel 9 aus den zugeordneten Nadelsitzen 10, 11 wieder seine Offenstellung einnimmt. Dieser Zustand ist in Fig. 5 dargestellt. Die erfindungsgemäße Auslegung der zweiten Zusatzdruckstufe 13 hat somit zur Folge, dass die Öffnungsbewegung der zweiten Düsennadel 9 mit Hilfe der Zwischenstellung des Steuerventils 2 quasi nur angestoßen werden muss und im Übrigen dann selbsttätig abläuft. Dies hat seinerseits zur Folge, dass das Steuerventil 2 bzw. sein Ventilkörper 29 nur für eine vergleichsweise kurze Zeit in die genannte Zwischenstellung überführt werden muss, um die Öffnungsbewegung der zweiten Düsennadel 9 anzustoßen. Sobald die zweite Zusatzdruckstufe 13 aktiv ist, kann das Steuerventil 2 wieder in seine Offenstellung verstellt werden, in der es die erste Ablaufdrossel 25 sperrt. Dies hat den großen Vorteil, dass die ungenau und relativ instabil einstellbare Zwischenstellung nur kurz angefahren oder durchfahren werden muss, um ein definiertes Öffnen der zweiten Düsennadel 9 zu bewirken. Im Übrigen befmdet sich das Steuerventil 2 sonst stets in genau defmierten und somit stabilen Endlagen (Offenstellung bzw. Schließstellung).According to the invention, the second additional pressure stage 13 is now designed such that the additional opening force introduced into the second nozzle needle 9 is so great that the opening forces prevail in the second nozzle needle 9 or in the second needle assembly 16 when the control valve 2 after lifting the second nozzle needle 9 from the associated needle seats 10, 11 again assumes its open position. This condition is in Fig. 5 shown. The inventive design of the second additional pressure stage 13 thus has the consequence that the opening movement of the second nozzle needle 9 with the help of the intermediate position of the control valve 2 quasi only needs to be triggered and otherwise automatically runs off. This in turn means that the control valve 2 or its valve body 29 must be transferred only for a comparatively short time in said intermediate position in order to initiate the opening movement of the second nozzle needle 9. As soon as the second additional pressure stage 13 is active, the control valve 2 can be adjusted again into its open position, in which it blocks the first outlet throttle 25. This has the great advantage that the inaccurate and relatively unstable adjustable intermediate position must be approached or driven through only briefly to effect a defined opening of the second nozzle needle 9. Otherwise, the control valve 2 is otherwise always in exactly defmierten and therefore stable end positions (open position or closed position).

Um die gewünschte Initiierung des Öffnungsvorgang für die zweite Düsennadel 9 durchführen zu können, ist der Antrieb des Steuerventils 2 so ausgelegt, dass er das Steuerventil 2 bzw. dessen Ventilkörper 29 bei der hier gezeigten Vorgehensweise aus der Offenstellung heraus hinreichend lange in die Zwischenstellung verstellen kann. Aus dieser Offenstellung heraus kann der Antrieb dann das Steuerventil 2 wieder in die Schließstellung zurückverstellen.In order to carry out the desired initiation of the opening process for the second nozzle needle 9, the drive of the control valve 2 is designed so that it can adjust the control valve 2 and its valve body 29 sufficiently long in the intermediate position in the procedure shown here from the open position , From this open position, the drive can then zurückverstellen the control valve 2 back to the closed position.

Bei einer anderen Ausführungsform kann es durchaus vorgesehen sein, eine Einspritzung durch das wenigstens eine zweite Spritzloch 4 möglichst unmittel nach bzw. möglichst gleichzeitig mit einer Einspritzung durch das wenigstens eine erste Spritzloch 3 durchzuführen. Hierzu kann mit Hilfe eines geeigneten Antriebs das Steuerventil 2 aus seiner Offenstellung heraus direkt solange in die Zwischenstellung verstellt werden, bis mit oder nach dem Öffnen der ersten Düsennadel 6 auch die Öffnungsbewegung der zweiten Düsennadel 9 beginnt.In another embodiment, it may well be provided to carry out an injection through the at least one second injection hole 4 as directly as possible or possibly simultaneously with an injection through the at least one first injection hole 3. For this purpose, by means of a suitable drive, the control valve 2 off its open position be adjusted directly as long as in the intermediate position, until with or after the opening of the first nozzle needle 6, the opening movement of the second nozzle needle 9 begins.

Falls nur eine sehr kurze Einspritzung durch die wenigstens eine zweite Einspritzöffnung 4 erwünscht ist, kann das Steuerventil 2 aus seiner Zwischenstellung heraus auch wieder in seine Schließstellung zurückverstellt werden, um so den Schließvorgang für beide Düsennadeln 6, 9 zu starten.If only a very short injection through the at least one second injection port 4 is desired, the control valve 2 can be moved back from its intermediate position into its closed position, so as to start the closing process for both nozzle needles 6, 9.

Es ist klar, dass das Steuerventil 2 mit Hilfe eines geeignetes Antriebs aus seiner Schließstellung heraus so schnell in seine Offenstellung verstellbar ist, dass beim Durchfahren sämtlicher Zwischenstellungen ein Absinken des Drucks in den Steuerräumen 18, 19 bis zu einem Druck, bei dem die zweite Düsennadel 9 öffnet, nicht erfolgen kann.It is clear that the control valve 2 with the aid of a suitable drive from its closed position so quickly adjustable in its open position that when passing through all intermediate positions a drop in pressure in the control chambers 18, 19 to a pressure at which the second nozzle needle 9 opens, can not be done.

Anstelle einer quasi statischen Verweildauer des Steuerventils 2 bzw. dessen Ventilskörpers 29 in der ausgewählten Zwischenstellung, um den Öffnungshub der zweiten Düsennadel 9 zu initiieren, kann es ausreichend sein, das Steuerventil 2 bzw. den Ventilkörper 29 hinreichend langsam von der Schließstellung in die Offenstellung zu bewegen oder von der Offenstellung in die Zwischenstellung und direkt zurück in die Offenstellung zu bewegen.Instead of a quasi-static residence time of the control valve 2 or its valve body 29 in the selected intermediate position to initiate the opening stroke of the second nozzle needle 9, it may be sufficient, the control valve 2 and the valve body 29 sufficiently slow from the closed position to the open position move or move from the open position to the intermediate position and directly back to the open position.

Um ausgehend vom Zustand gemäß Fig. 5, bei dem beide Düsennadel 6, 9 offen sind und somit eine Einspritzung von Kraftstoff durch sämtliche Spritzlöcher 3, 4 erfolgt, in den Ausgangszustand gemäß Fig. 1 zurückzukommen, kann nun einfach das Steuerventil 2 in seine Schließstellung zurückverstellt werden, wodurch sich die Situation gemäß Fig. 6 ergibt. In der Schließstellung des Steuerventils 2 ist die Verbindung vom Hochdruckraum 27 zum Niederdruckraum 32 gesperrt, so dass sich in der Folge im Hochdruckraum 27 und im zweiten Steuerraum 19 der Einspritdruck einstellen kann. Die damit einhergehende Druckerhöhung an der weiteren Druckstufe 35 führt zum einen wieder dazu, dass im ersten Nadelverband 14 die Schließkräfte überwiegen und dieser sich entsprechend einem Pfeil 37 in Schließrichtung in Bewegung setzt. Desweiteren führt der Druckanstieg an der zweiten Steuerfläche 17 auch am zweiten Nadelverband 16 dazu, dass darin die in Schließrichtung wirksamen Kräfte überwiegen, so dass sich auch der zweite Nadelverband 16 entsprechend einem Pfeil 38 in Schließrichtung in Bewegung setzt. Sobald die Düsennadeln 6, 9 wieder in ihren Nadelsitzen 7, 10, 11 eingefahren sind, liegt wieder Ausgangszustand gemäß Fig. 1 vor.To start from the state according to Fig. 5 in which both nozzle needle 6, 9 are open and thus an injection of fuel through all the injection holes 3, 4, in the initial state according to Fig. 1 come back, can now simply the control valve 2 are moved back to its closed position, causing the situation according to Fig. 6 results. In the closed position of the control valve 2, the connection from the high-pressure chamber 27 to the low-pressure chamber 32 is blocked so that the injection pressure can be adjusted in the sequence in the high-pressure chamber 27 and in the second control chamber 19. The concomitant pressure increase at the further pressure stage 35, on the one hand, results in the first needle assembly 14 outweighing the closing forces, and this is set in motion in the closing direction in accordance with an arrow 37. Furthermore, the increase in pressure at the second control surface 17 also leads to the second needle dressing 16 in that the forces acting in the closing direction predominate therein, so that the second needle dressing 16 also moves in the closing direction according to an arrow 38. As soon as the nozzle needles 6, 9 again are retracted in their needle seats 7, 10, 11, is again in accordance with initial state Fig. 1 in front.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Einspritzdüseinjection
22
Steuerventilcontrol valve
33
erstes Spritzlochfirst injection hole
44
zweites Spritzlochsecond spray hole
55
EinspritzraumInjection room
66
erste Düsennadelfirst nozzle needle
77
erster Nadelsitzfirst needle seat
88th
Zuführungfeed
8'8th'
innerer Zweig von 8inner branch of 8
8''8th''
äußerer Zweig von 8outer branch of 8
99
zweite Düsennadelsecond nozzle needle
1010
zweiter Nadelsitzsecond needle seat
1111
dritter Nadelsitzthird needle seat
1212
erste Zusatzdruckstufefirst additional pressure level
1313
zweite Zusatzdruckstufesecond additional pressure level
1414
erster Nadelverbandfirst needle bandage
1515
erste Steuerflächefirst control surface
1616
zweiter Nadelverbandsecond needle bandage
1717
zweite Steuerflächesecond control surface
1818
erster Steuerraumfirst control room
1919
zweiter Steuerraumsecond control room
2020
Führungsringguide ring
2121
Unterseite von 22Bottom of 22
2222
Drosselplattethrottle plate
2323
erste Zulaufdrosselfirst inlet throttle
2424
zweite Zulaufdrosselsecond inlet throttle
2525
erste Ablaufdrosselfirst outlet throttle
2626
zweite Ablaufdrosselsecond outlet throttle
2727
Hochdruckraum von 2High pressure room of 2
2828
Abschnittsection
2929
Ventilkörpervalve body
3030
erster Ventilsitzfirst valve seat
3131
zweiter Ventilsitzsecond valve seat
3232
Niederdruckraum von 2Low pressure chamber of 2
3333
Steuerkantecontrol edge
3434
Öffnungsbewegung von 6, 14Opening movement of 6, 14
3535
weitere Druckstufefurther pressure level
3636
Öffnungsbewegung von 9,16Opening movement of 9.16
3737
Schließbewegung von 6, 14Closing movement of 6, 14
3838
Schließbewegung von 9,16Closing movement of 9.16
AA
oberer Abschnitt von 1upper section of 1
BB
unterer Abschnitt von 1lower section of 1

Claims (10)

  1. Injection nozzle for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle,
    - having a stroke-adjustable first nozzle needle (6) for controlling an injection of fuel through at least one first spray hole (3),
    - having a stroke-adjustable second nozzle needle (9) for controlling an injection of fuel through at least one second spray hole (4),
    - with the first nozzle needle (6), or a first needle assembly (14) which comprises the first nozzle needle (6), having a first control surface (15) which faces away from the spray holes (3, 4) and which delimits a first control chamber (18) which is connected via a first inflow throttle (23) to a supply (8) for fuel at injection pressure,
    - with the second nozzle needle (9), or a second needle assembly (16) which comprises the second nozzle needle (9), having a second control surface (17) which faces away from the spray holes (3, 4) and which delimits a second control chamber (19),
    - with the control chambers (18, 19) being connected via a first outflow throttle (25) and a second outflow throttle (26) to a high-pressure chamber (27) of a control valve (2),
    - wherein the control valve (2), in a closed position which forms a first end position, opens both outflow throttles (25, 26) and blocks a connection of the high-pressure chamber (27) to a low-pressure chamber (32) of the control valve (2), which low-pressure chamber (32) is connected to a relatively unpressurized return line,
    - wherein the control valve (2), in an open position which forms a second end position, opens the connection between the high-pressure chamber (27) and the low-pressure chamber (32) and blocks only one of the outflow throttles (25),
    - wherein the control valve (2), in an intermediate position which is situated between the end positions, opens the connection between the high-pressure chamber (27) and the low-pressure chamber (32) and also opens both outflow throttles (25, 26),
    - with the second nozzle needle (9) or the second needle assembly (16) having an additional pressure stage (13) which faces towards the at least one second spray hole (4), which additional pressure stage (13) is deactivated when the second nozzle needle (9) is closed, and which additional pressure stage (13) is activated when the second nozzle needle (9) is open and thereby imparts an additional opening force to the second nozzle needle (9) or to the second needle assembly (16), which additional opening force is of such a magnitude that, in the second nozzle needle (9) or in the second needle assembly (16), the opening forces prevail even when the control valve (2) re-assumes its open position after the second nozzle needle (9) has opened,
    characterized in that, when the first nozzle needle (6) is closed, the first control chamber (18) and the second control chamber (19) are open to one another and form a common control chamber (18-19), and in that, when the first nozzle needle (6) is open, the first nozzle needle (6) or the first needle assembly (14) separates the first control chamber (18) from the second control chamber (19).
  2. Injection nozzle according to Claim 1,
    characterized
    in that the second control chamber (19) is connected via a second inflow throttle (24) to the supply (8).
  3. Injection nozzle according to Claim 1 or 2,
    characterized
    in that both outflow throttles (25, 26) are connected to the second control chamber (19).
  4. Injection nozzle according to one of Claims 1 to 3,
    characterized
    in that the first nozzle needle (6) or the first needle assembly (14) has an additional pressure stage (12) which faces towards the at least one first spray hole (3), which additional pressure stage (12) is deactivated when the first nozzle needle (6) is closed, and which additional pressure stage (12) is activated when the first nozzle needle (6) is open and thereby imparts an additional opening force to the first nozzle needle (6) or to the first needle assembly (14), which additional opening force is of such a magnitude that, in the first nozzle needle (6) or in the first needle assembly (14), the opening forces prevail even when the first control chamber (18) is separated from the second control chamber (19) when the control valve (2) is open.
  5. Injection nozzle according to one of Claims 1 to 4,
    characterized
    - in that one of the nozzle needles (6, 9) is embodied as a hollow needle,
    - in that the nozzle needles (6, 9) or the needle assemblies (14, 16) are arranged coaxially one inside the other.
  6. Injection nozzle according to Claim 5,
    characterized
    in that the second nozzle needle (9) is embodied as a hollow needle and interacts at both sides of its additional pressure stage (13) with in each case one needle seat (10, 11).
  7. Injection nozzle according to Claim 6,
    characterized
    in that the supply (8), directly upstream of the at least one first spray hole (3), runs between the nozzle needles (6, 9).
  8. Injection nozzle according to one of Claims 1 to 7,
    characterized
    in that the control valve (2) can be adjusted from its closed position into its open position or vice versa so quickly that the second nozzle needle (9) is not thereby opened.
  9. Injection nozzle according to one of Claims 1 to 8,
    characterized
    in that the control valve (2) can be adjusted from its closed position and/or from its open position into the intermediate position for such a period of time that the second nozzle needle (9) is thereby opened.
  10. Injection nozzle according to one of Claims 1 to 9,
    characterized
    in that the control valve (2) can be selectively adjusted from its intermediate position into its open position or into its closed position.
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