DE102005020832A1 - Automotive fuel injection jet has two sliding needles both linked to a common fuel flow regulation chamber - Google Patents

Automotive fuel injection jet has two sliding needles both linked to a common fuel flow regulation chamber Download PDF

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DE102005020832A1
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DE200510020832
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Rudolf Heinz
Stefan Schuerg
Wolfgang Stoecklein
Holger Rapp
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

An automotive fuel injection system has a jet (1) body (2) with two outlets (10, 13). Discharge is regulated from the first outlet (10) by a first needle (4) and from the second outlet (13) by a second needle (5). Both needles move within passages (16, 17) with discharge throttles (19, 20) and with access to a single fuel flow regulation chamber (15). A 3/3-way valve (22) is located between the throttles (19, 20) and outlet (21). In a first position the valve blocks the passage between the outlet (21) and throttles (19, 20). In a second position the valve links one of the throttles with the outlet (21). In a third position the valve links both throttles with the outlet.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzdüse nach der Gattung des Patentanspruchs 1.The The invention is based on a fuel injection nozzle the genus of claim 1.

Eine solche Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen ist beispielsweise durch die DE 102 05 970 A1 bekannt geworden.Such a fuel injection nozzle for internal combustion engines is, for example, by the DE 102 05 970 A1 known.

In zukünftigen Common-Rail-Systemen kommen zur Verbesserung der Emissionen am Motor sowie zur gleichzeitigen Leistungssteigerung so genannte Vario-Düsen, insbesondere Koaxial-Vario-Düsen (KVD), zum Einsatz, Solche Düsen weisen zwei Gruppen von Spritzlöchern auf, die unabhängig voneinander mit Druck beaufschlagt werden können. Üblicherweise weisen sie auch unterschiedliche Spritzlochdurchmesser auf. Bei KVD sind diese beiden Spritzlochgruppen auf zwei verschiedenen Lochkreisdurchmessern angeordnet und werden durch zwei koaxial ineinander geführte Düsennadeln angesteuert. Dabei muss es üblicherweise möglich sein, zunächst die erste Nadel, welche die erste Spritzlochgruppe steuert, alleine zu öffnen und zu schließen. Dabei muss eine maximal erforderliche Spritzdauer auf der ersten Spritzlochgruppe erreichbar sein, ohne dass dabei die zweite Nadel geöffnet wird, welche die zweite Spritzlochgruppe ansteuert. Weiter muss ein Öffnen der zweiten Nadel ausgelöst werden können, wobei in den meisten Anwendungsfällen die zweite Nadel nur geöffnet werden muss, wenn die erste Nadel bereits an ihrem Hubanschlag angelangt ist. Die Steuerhydraulik kann folglich so ausgeführt werden, dass ein Öffnen der zweiten Nadel nur dann erfolgen kann, wenn die erste Nadel bereits ihren Hubanschlag erreicht hat. Besonders einfach wird die Steuerhydraulik dann, wenn ohne weiteren Steuereingriff die zweite Nadel immer dann öffnet, wenn die erste Nadel ihren Hubanschlag erreicht. Bei Einspritzungen über beide Spritzlochreihen soll die zweite Nadel gegenüber der ersten Nadel um die Boot-Zeit verzögert öffnen. Dabei ist diese Boot-Zeit üblicherweise deutlich kleiner als die Zeit, welche die maximal mögliche Spritzdauer für Einspritzungen beschreibt, die ausschließlich über die erste Spritzlochreihe erfolgen. Aus Kostengründen soll die Steuerung der beiden Nadeln über ein einziges Schaltventil erfolgen, das entweder durch einen Elektromagneten oder durch einen Piezo-Aktor betätigt wird. Dabei werden derzeit wiederum zwei Konzepte verfolgt:

  • – Das erste Konzept beinhaltet ein 3/2-Wege-Schaltventil, wie es auch bei Kraftstoffeinspritzdüsen mit nur einer Düsennadel zum Einsatz kommt. Da dieses Schaltventil nur in zwei Stellungen betrieben werden kann, können mit einem solchen Schaltventil auch nur ein Öffnungsvorgang und ein Schließvorgang eingeleitet werden. Es kann aber nicht unabhängig voneinander ein Öffnen der ersten Nadel bzw. der zweiten Nadel ausgelöst werden. Ein solches System ist dann so auszulegen, dass durch das Erreichen des Hubanschlags der ersten Nadel bei unveränderter Schaltposition des Schaltventils automatisch das Öffnen der zweiten Nadel ausgelöst wird. Soll der Öffnungszeitpunkt der zweiten Nadel verschoben werden, so muss die erste Nadel zwischen ihrer geöffneten Stellung und ihrem Hubanschlag durch schnelles Hin- und Herschalten des Schaltventils in der Schwebe gehalten werden, und zwar derart, dass sie zum einen ihren Hubanschlag nicht erreicht und zum anderen ihr Nadelhub nicht so klein wird, dass eine Sitzdrosselung einsetzt. Da sich Ungenauigkeiten in den einzelnen Schaltvorgängen zu einer gesamten Ungenauigkeit der Spritzdauer aufsummieren, ist bei einem derartigen Ansteuerkonzept allerdings mit einer deutlich ungenaueren Spritzdauersteuerung zu rechnen, als dies bei herkömmlichen Systemen mit einer einzigen Betätigung des Schaltventils pro Einspritzung der Fall ist.
  • – Beim zweiten Konzept wird ein Schaltventil mit drei Schaltpositionen, üblicherweise ein 3/3-Wege-Ventil, eingesetzt, wobei das Öffnen der zweiten Nadel durch das Anfahren der zusätzlichen, dritten Ventilposition ausgelöst wird. Das Problem hierbei besteht darin, dass das Schaltventil sinnvollerweise nur zwei Hubanschläge für sein Ventilelement aufweist und dass folglich die dritte Ventilposition eine frei anzusteuernde Zwischenposition zwischen den beiden Anschlägen ist. Dabei besteht zum einen die Schwierigkeit, diese Zwischenposition mit ausreichender Genauigkeit einzustellen, und zum anderen wirken in der Zwischenposition nur sehr geringe hydraulische Kräfte in Richtung Ruheposition auf das Ventilelement. Da der Ventilaktor normalerweise nur Kräfte in einer Richtung auf das Ventilelement ausüben kann, nämlich in Richtung aus der Ruheposition heraus, sind aber zum Anfahren der Ruheposition ausreichend große hydraulische Kräfte auf das Ventilelement erforderlich. Ein Übergang von der Zwischenposition in die Ruheposition kann daher nur mit geringer dynamischer Genauigkeit erfolgen.
In future common-rail systems so-called vario nozzles, in particular coaxial vario nozzles (KVD), are used to improve engine emissions and simultaneously increase performance. Such nozzles have two groups of spray holes which are independent of one another Pressure can be applied. Usually, they also have different spray hole diameters. In KVD, these two injection hole groups are arranged on two different pitch circle diameters and are controlled by two coaxial with each other guided nozzle needles. It must usually be possible to first open and close the first needle which controls the first injection hole group alone. In this case, a maximum required duration of injection must be achievable on the first injection hole group, without causing the second needle is opened, which controls the second injection hole group. Next, an opening of the second needle must be triggered, in most cases, the second needle must be opened only when the first needle has already reached its stroke stop. The control hydraulics can thus be carried out so that opening of the second needle can only take place when the first needle has already reached its stroke stop. The control hydraulics becomes particularly simple if, without further control intervention, the second needle always opens when the first needle reaches its stroke stop. For injections over both spray rows, the second needle should be delayed by the boot time compared to the first needle. In this case, this boot time is usually much smaller than the time which describes the maximum possible injection duration for injections, which take place exclusively via the first spray hole row. For cost reasons, the control of the two needles should be done via a single switching valve, which is operated either by an electromagnet or by a piezo actuator. At the moment two concepts are being pursued:
  • - The first concept includes a 3/2-way switching valve, as with fuel injectors with only one nozzle needle is used. Since this switching valve can only be operated in two positions, only one opening operation and one closing operation can be initiated with such a switching valve. However, it can not be triggered independently of each opening of the first needle or the second needle. Such a system is then to be designed so that the opening of the second needle is automatically triggered by reaching the stroke stop of the first needle with unchanged switching position of the switching valve. If the opening time of the second needle to be moved, the first needle between its open position and its stroke stop must be held by rapid switching back and forth of the switching valve in the balance, in such a way that it does not reach their stroke stop and on the other her needle stroke is not so small that a seat throttling begins. Since inaccuracies in the individual switching operations add up to a total inaccuracy of the injection duration, however, a clearly less accurate injection duration control can be expected in such a control concept than is the case in conventional systems with a single actuation of the switching valve per injection.
  • - In the second concept, a switching valve with three switching positions, usually a 3/3-way valve, is used, wherein the opening of the second needle is triggered by the start of the additional, third valve position. The problem here is that the switching valve usefully has only two strokes for its valve element and thus that the third valve position is a freely controlled intermediate position between the two stops. On the one hand there is the difficulty to adjust this intermediate position with sufficient accuracy, and on the other hand act in the intermediate position only very small hydraulic forces in the direction of rest position on the valve element. Since the valve actuator can normally exert only forces in one direction on the valve element, namely in the direction of the rest position, but sufficiently large hydraulic forces on the valve element are required to approach the rest position. A transition from the intermediate position to the rest position can therefore be made only with low dynamic accuracy.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass das Öffnen der zweiten Nadel dadurch ausgelöst wird, dass die erste Nadel ihren Hubanschlag erreicht, und die Zeit zwischen dem Öffnen der ersten Nadel und ihrem Ankommen am Hubanschlag variiert werden kann, ohne dass hierzu das Schaltventil mehrfach betätigt werden muss. Die Öffnungsgeschwindigkeit der ersten Nadel kann durch Wechsel zwischen der zweiten Ventilstellung des Schaltventils und der dritten Ventilstellung zwischen einem langsamen Wert und einem schnellen Wert variiert werden. Dadurch kann die Zeitdauer zwischen dem Öffnen der ersten Nadel und dem Erreichen ihres Hubanschlags zwischen einem minimalen Zeitintervall und einem maximalen Zeitintervall stufenlos variiert werden. Soll das minimale Zeitintervall erreicht werden (z.B. für eine Volllasteinspritzung mit kurzer Bootphase), so muss das Schaltventil nach einem kurzen Schalten in die zweite Ventilstellung schnellstmöglich in seine dritte Ventilstellung verbracht werden. Soll das maximale Zeitintervall erreicht werden (z.B. für eine Einspritzung im oberen Teillastbereich bei geschlossener zweiter Nadel), so wird das Schaltventil während der kompletten Ansteuerdauer in der zweiten Ventilstellung betrieben. Soll ein beliebiges Zeitintervall zwischen den beiden Extremwerten erreicht werden (z.B. für eine Volllasteinspritzung mit verlängerter Bootphase), so wird das Schaltventil zunächst in der zweiten Ventilstellung betrieben, und die erste Nadel öffnet mit der langsamen Geschwindigkeit. Nach einer variablen Zeit wird das Schaltventil dann aus der zweiten Ventilstellung in seine dritte Ventilstellung gebracht, in der dann auch die zweite Nadel öffnet. Über den Umschaltzeitpunkt zwischen zweiter und dritter Ventilstellung des Schaltventils kann die Flugzeit der ersten Nadel bis zum Erreichen ihres Hubanschlags eingestellt werden.The fuel injector for internal combustion engines according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the opening of the second needle is triggered by the fact that the first needle reaches its stroke stop, and the time between the opening of the first needle and its arrival at the stroke stop varies can be, without this, the switching valve must be operated multiple times. The opening speed of the first needle can be varied by a change between the second valve position of the switching valve and the third valve position between a slow value and a fast value. Thereby, the time period between the opening of the first needle and the achievement of its stroke stop between a minimum time interval and a maximum time interval can be varied steplessly. If the minimum time interval is to be achieved (eg for a full-load injection with a short boot phase), then the switching valve must be moved as quickly as possible into its third valve position after a short switch to the second valve position. If the maximum time interval is to be achieved (eg for an injection in the upper part-load range with the second needle closed), then the switching valve is operated in the second valve position during the entire activation period. If an arbitrary time interval between the two extreme values is to be achieved (eg for a full-load injection with extended boot phase), then the switching valve is initially operated in the second valve position and the first needle opens at the slow speed. After a variable time, the switching valve is then brought from the second valve position to its third valve position, in which then opens the second needle. About the switching time between the second and third valve position of the switching valve, the time of flight of the first needle can be adjusted until it reaches its stroke stop.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further Advantages and advantageous embodiments of the subject invention are the description, the drawings and the claims removable.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:One embodiment the fuel injection nozzle according to the invention is in the drawing shown and explained in more detail in the following description. It demonstrate:

1 die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse mit dem Schaltventil in seiner ersten Ventilstellung, in der die beiden Düsennadeln im geschlossenen Zustand sind; 1 the fuel injection nozzle according to the invention with the switching valve in its first valve position, in which the two nozzle needles are in the closed state;

2 die in 1 gezeigte Kraftstoffeinspritzdüse mit dem Schaltventil in seiner zweiten Ventilstellung, in der die innere Düsennadel im geöffneten Zustand und die äußere Düsennadel im geschlossenen Zustand ist; 2 in the 1 shown fuel injector with the switching valve in its second valve position, in which the inner nozzle needle in the open state and the outer nozzle needle in the closed state;

3 die in 1 gezeigte Kraftstoffeinspritzdüse mit dem Schaltventil in seiner dritten Ventilstellung, in der die beiden Düsennadeln im geöffneten Zustand sind; und 3 in the 1 shown fuel injector with the switching valve in its third valve position, in which the two nozzle needles are in the open state; and

4 die in 1 gezeigte Kraftstoffeinspritzdüse mit dem Schaltventil in seiner zweiten Ventilstellung, wobei die beiden Düsennadeln im geöffneten Zustand sind. 4 in the 1 shown fuel injector with the switching valve in its second valve position, wherein the two nozzle needles are in the open state.

Die in 1 gezeigte Kraftstoffeinspritzdüse (Injektor) 1 für Brennkraftmaschinen weist einen zylindrischen Düsenkörper 2 auf, der mit seinem freien unteren Ende in einen nicht näher gezeigten Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragt. In einer Führungsbohrung 3 des Düsenkörpers 2 ist eine als Hohlnadel ausgebildete äußere Düsennadel 4 axial verschiebbar geführt, in der eine innere Düsennadel 5 koaxial angeordnet und ebenfalls axial verschiebbar geführt ist. Im Düsenkörper 2 ist ein Ringraum 6 ausgebildet, der durch die äußere Düsennadel 4 radial nach innen begrenzt ist. Über eine Kraftstoff-Hochdruckleitung 7 ist der Ringraum 6 mit einem nicht gezeigten Kraftstoff-Hochdruckspeicher (Common Rail) verbunden.In the 1 shown fuel injector (injector) 1 for internal combustion engines has a cylindrical nozzle body 2 on, which projects with its free lower end into a combustion chamber not shown in detail of the engine to be supplied. In a pilot hole 3 of the nozzle body 2 is designed as a hollow needle outer nozzle needle 4 guided axially displaceable, in which an inner nozzle needle 5 arranged coaxially and is also guided axially displaceable. In the nozzle body 2 is an annulus 6 formed by the outer nozzle needle 4 is limited radially inward. About a high-pressure fuel line 7 is the annulus 6 with a fuel high-pressure accumulator, not shown (common rail) connected.

Eine erste Schließfeder (nicht gezeigt) presst die äußere Düsennadel 4 in einen ersten, äußeren Dichtsitz am brennraumseitigen Ende der Führungsbohrung 3. Die äußere Düsennadel 4 ist am brennraumseitigen Ende von einem Ringspalt 8 umgeben, der vom Ringraum 6 abgeht und sich bis an den äußeren Dichtsitz erstreckt. In dem in 1 gezeigten geschlossenen Zustand der äußeren Düsennadel 4 verhindert ein Dichtkonus 9 der äußeren Düsennadel 4 in Verbindung mit dem äußeren Dichtsitz, dass Kraftstoff über den Ringspalt 8 aus dem Ringraum 6 durch erste, äußere Spritzlöcher 10 in den Brennraum der Brennkraftmaschine gelangt.A first closing spring (not shown) presses the outer nozzle needle 4 in a first, outer sealing seat at the combustion chamber end of the guide bore 3 , The outer nozzle needle 4 is at the combustion chamber end of an annular gap 8th surrounded by the annulus 6 goes off and extends to the outer sealing seat. In the in 1 shown closed state of the outer nozzle needle 4 prevents a sealing cone 9 the outer nozzle needle 4 in conjunction with the outer sealing seat, that fuel over the annular gap 8th from the annulus 6 through first, outer spray holes 10 enters the combustion chamber of the internal combustion engine.

In gleicher Weise presst eine zweite Schließfeder (nicht gezeigt) die innere Düsennadel 5 in einen zweiten, inneren Dichtsitz am brennraumseitigen Ende der Führungsbohrung 3. Zwischen beiden Düsennadeln 4, 5 ist am brennraumseitigen Ende ein Ringspalt 11 vorgesehen, der über eine Wandöffnung 12 in der äußeren Düsennadel 4 ebenfalls mit dem Ringraum 6 verbunden ist und sich bis an den inneren Dichtsitz erstreckt. In dem in 1 gezeigten geschlossenen Zustand der inneren Düsennadel 5 verhindert ein Dichtkonus 12 der inneren Düsennadel 5 in Verbindung mit dem inneren Dichtsitz, dass Kraftstoff über den Ringspalt 11 aus dem Ringraum 6 durch zweite, innere Spritzlöcher 13 in den Brennraum der Brennkraftmaschine gelangt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Dichtsitze durch eine gemeinsame Konusfläche 14 gebildet.In the same way, a second closing spring (not shown) presses the inner nozzle needle 5 in a second, inner sealing seat on the combustion chamber end of the guide bore 3 , Between both nozzle needles 4 . 5 is an annular gap at the combustion chamber end 11 provided, over a wall opening 12 in the outer nozzle needle 4 also with the annulus 6 is connected and extends to the inner sealing seat. In the in 1 shown closed state of the inner nozzle needle 5 prevents a sealing cone 12 the inner nozzle needle 5 in conjunction with the inner sealing seat, that fuel over the annular gap 11 from the annulus 6 through second, internal spray holes 13 enters the combustion chamber of the internal combustion engine. In the embodiment shown, the two sealing seats are by a common conical surface 14 educated.

Am brennraumabgewandten Ende weisen die beiden Düsennadeln 4, 5 in einem gemeinsamen Steuerraum 15 jeweils eine in Schließrichtung wirkende Steuerfläche 16, 17 auf. Der Steuerraum 15 ist über eine Zulaufdrossel 18 an die Hochdruckleitung 7 angeschlossen. Vom Steuerraum 15 gehen zwei parallele Ablaufdrosseln 19, 20 ab. Die Ablaufdrosseln 19, 20 sind mit einem Ablauf 21 über eine als 3/3-Wege-Schaltventil 22 ausgebildete Ventilanordnung verbunden, die in einer ersten bzw. linken Ventilstellung die Verbindung der beiden Ablaufdrosseln 19, 20 zum Ablauf 21 sperrt, in einer zweiten bzw. rechten Ventilstellung nur die erste Ablaufdrossel 19 mit dem Ablauf 21 verbindet und in einer mittleren dritten Ventilstellung beide Ablaufdrosseln 19, 20 mit dem Ablauf 21 verbindet.At the end remote from the combustion chamber, the two nozzle needles 4 . 5 in a common control room 15 each one acting in the closing direction control surface 16 . 17 on. The control room 15 is via an inlet throttle 18 to the high pressure line 7 connected. From the control room 15 go two parallel drain throttles 19 . 20 from. The draindros clauses 19 . 20 are with a process 21 via a 3/3-way switching valve 22 trained valve assembly connected in a first or left valve position, the connection of the two outlet throttles 19 . 20 the end 21 locks, in a second or right valve position, only the first outlet throttle 19 with the process 21 connects and in a middle third valve position both outlet throttles 19 . 20 with the process 21 combines.

Auf die äußere Düsennadel 4 wirken in Schließrichtung sowohl die erste Schließfeder als auch über die Steuerfläche 16 der im Steuerraum 15 herrschende Steuerdruck pSt sowie in Öffnungsrichtung der am Dichtkonus 9 angreifende Raildruck pCR. In gleicher Weise wirken auf die innere Düsennadel 5 in Schließrichtung sowohl die zweite Schließfeder als auch über die Steuerfläche 17 der im Steuerraum 15 herrschende Steuerdruck pSt sowie in Öffnungsrichtung der am Dichtkonus 12 angreifende Raildruck pCR. Die äußere Düsennadel 4 öffnet, wenn der Steuerdruck pSt kleiner als ein erster Druckwert p1 (p1 < pCR) ist, und die innere Düsennadel 5 öffnet, wenn der Steuerdruck pSt kleiner als ein zweiter Druckwert p2 (p2 < pCR; p2 ≠ p1) ist. Im Folgenden wird angenommen, dass p2 > p1 gilt und folglich bei einem Druckabbau im Steuerraum 15 zuerst die innere Düsennadel 5 öffnet. Der Öffnungshub der beiden Düsennadeln 4, 5 ist jeweils durch einen gehäuseseitigen Hubanschlag 23 begrenzt.On the outer nozzle needle 4 Both the first closing spring and the control surface act in the closing direction 16 the one in the control room 15 prevailing control pressure p St and in the opening direction of the sealing cone 9 attacking rail pressure p CR . In the same way act on the inner nozzle needle 5 in the closing direction, both the second closing spring and on the control surface 17 the one in the control room 15 prevailing control pressure p St and in the opening direction of the sealing cone 12 attacking rail pressure p CR . The outer nozzle needle 4 opens when the control pressure p St is less than a first pressure value p 1 (p 1 <p CR ), and the inner nozzle needle 5 opens when the control pressure p St is smaller than a second pressure value p 2 (p 2 <p CR , p 2 ≠ p 1 ). In the following, it is assumed that p 2 > p 1 and consequently with a pressure reduction in the control room 15 first the inner nozzle needle 5 opens. The opening stroke of the two nozzle needles 4 . 5 is in each case by a housing-side stroke stop 23 limited.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse 1 beschrieben.The operation of the fuel injection nozzle according to the invention will be described below 1 described.

Die Kraftstoffeinspritzung wird durch Schalten des 3/3-Wege-Schaltventils 22 in die rechte Ventilstellung begonnen, in der der Steuerraum 15 über die erste Ablaufdrossel 19 mit dem Ablauf 21 verbunden ist. Sobald der im Steuerraum 15 herrschende Steuerdruck pSt unter den zweiten Druckwert p2 absinkt, öffnet die innere Düsennadel 5, bis sie am Hubanschlag 23 anliegt (2). Im Folgenden wird angenommen, dass die Zulaufdrossel 18 und die erste Ablaufdrossel 19 so ausgelegt sind, dass in der rechten Ventilstellung der Steuerdruck pSt den ersten Druckwert p1 nicht unterschreitet und folglich die äußere Düsennadel 4 nicht öffnet. Wenn nun das Schaltventil 22 weiter in die mittlere Ventilstellung geschaltet wird, ist der Steuerraum 15 nun zusätzlich auch über die zweite Ablaufdrossel 20 mit dem Ablauf 21 verbunden. Sobald der im Steuerraum 15 herrschende Druck pSt unter den ersten Druckwert p1 absinkt, öffnet auch die äußere Düsennadel 4, bis sie am Hubanschlag 23 anliegt (3).The fuel injection is by switching the 3/3-way switching valve 22 started in the right valve position, in which the control room 15 over the first outlet throttle 19 with the process 21 connected is. Once in the control room 15 prevailing control pressure p St drops below the second pressure value p 2 , opens the inner nozzle needle 5 until she stops at the stroke 23 is present ( 2 ). The following is assumed that the inlet throttle 18 and the first outlet throttle 19 are designed so that in the right valve position of the control pressure p St does not fall below the first pressure value p 1 and thus the outer nozzle needle 4 not open. If now the switching valve 22 is further switched to the middle valve position, is the control room 15 now in addition to the second outlet throttle 20 with the process 21 connected. Once in the control room 15 prevailing pressure p St drops below the first pressure value p 1 , also opens the outer nozzle needle 4 until she stops at the stroke 23 is present ( 3 ).

Sollen die Düsennadeln 4, 5 wieder geschlossen werden, so muss das Schaltventil 22 wieder in die linke Ventilstellung gebracht werden. Geschieht dies aus der mittleren Ventilstellung heraus, so ist es von Vorteil, nicht direkt in die linke Ventilstellung zu schalten, sondern zunächst sehr kurz auf die rechte Ventilstellung zu gehen und dann sofort auf die linke Ventilstellung zu schalten. In der rechten Ventilstellung sind nämlich die hydraulischen Rückstellkräfte, die auf das Ventilelement des Schaltventils 22 wirken, wesentlich höher als in der mittleren Ventilstellung, so dass sich aus der rechten Ventilstellung heraus ein wesentlich schnelleres und exakteres Schließen des Schaltventils 22 bewerkstelligen lässt als aus der mittleren Ventilstellung heraus.Should the nozzle needles 4 . 5 be closed again, so must the switching valve 22 be brought back into the left valve position. If this happens from the middle valve position, it is advantageous not to switch directly to the left valve position, but first to go very briefly to the right valve position and then immediately switch to the left valve position. In the right valve position, namely the hydraulic restoring forces acting on the valve element of the switching valve 22 act, much higher than in the middle valve position, so that from the right valve position out a much faster and more accurate closing of the switching valve 22 can accomplish as from the middle valve position out.

Für die Kraftstoffeinspritzdüse 1 ergeben sich die folgenden möglichen Betriebsweisen:For the fuel injector 1 result in the following possible modes of operation:

– Teillastbetrieb nur mit den inneren Spritzlöchern 13:- Part-load operation only with the inner spray holes 13 :

Hierzu wird zum Öffnen der inneren Düsennadel 5 ausschließlich die rechte Ventilstellung des Schaltventils 22 genutzt, wodurch die Spritzdauer, die für Einspritzungen nur über die inneren Spritzlöcher 13 erreicht werden kann, beliebig groß ist.This is done by opening the inner nozzle needle 5 only the right valve position of the switching valve 22 used, reducing the injection time, for injections only through the internal spray holes 13 can be achieved is arbitrarily large.

– Volllastbetrieb mit kürzestmöglicher Boot-Phase:- full load operation with the shortest possible Boot phase:

Hierzu wird unmittelbar nach dem Öffnen der inneren Düsennadel 5 das Schaltventil 22 aus der rechten in die mittlere Ventilstellung zurückgefahren. Dadurch öffnet die innere Düsennadel 5 mit ihrer größtmöglichen Geschwindigkeit, und die Verzögerungszeit zwischen dem Öffnen der inneren Düsennadel 6 und der äußeren Düsennadel 4 wird minimal.This is done immediately after opening the inner nozzle needle 5 the switching valve 22 moved back from the right to the middle valve position. This opens the inner nozzle needle 5 at its maximum speed, and the delay time between opening the inner nozzle needle 6 and the outer nozzle needle 4 will be minimal.

– Volllastbetrieb mit verlängerter Boot-Phase:- Full load operation with extended Boot phase:

Hierzu wird vorgegangen wie im zuvor beschriebenen Fall, jedoch erfolgt das Umschalten aus der rechten in die mittlere Ventilstellung nicht unmittelbar nach dem Öffnen der inneren Düsennadel 5, sondern verzögert. Die Dauer dieser Verzögerung bestimmt die Dauer der Boot-Phase.For this purpose, the procedure is as in the case described above, but the switching from the right to the middle valve position does not take place immediately after the opening of the inner nozzle needle 5 but delayed. The duration of this delay determines the duration of the boot phase.

Das System kann auch so ausgelegt werden, dass die äußere Düsennadel 4 nur dann öffnet, wenn die innere Düsennadel 5 sich an ihrem Hubanschlag 23 befindet und das Schaltventil 22 in seiner mittleren Ventilstellung betrieben wird.The system can also be designed so that the outer nozzle needle 4 only opens when the inner nozzle needle 5 at her stroke stop 23 located and the switching valve 22 is operated in its middle valve position.

Sind jedoch – anders als im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel – die Zulaufdrossel 18 und die erste Ablaufdrossel 19 so ausgelegt, dass der Steuerdruck pSt in der rechten Ventilstellung auch den ersten Druckwert p1 unterschreiten kann, öffnet in der rechten Ventilstellung auch die äußere Düsennadel 4 (4), sobald die innere Düsennadel 5 ihren Hubanschlag 23 erreicht hat. So lange sich die innere Düsennadel 5 in ihrer Aufwärtsbewegung befindet, bleibt der Steuerraumdruck nämlich größer als p2.However, unlike the embodiment described above, the inlet throttle 18 and the first outlet throttle 19 designed so that the control pressure p St in the right valve position can also fall below the first pressure value p 1 , opens in the right valve position and the outer nozzle needle 4 ( 4 ), as soon as the inner nozzle needle 5 their stroke stop 23 has reached. As long as the inner nozzle needle 5 is in its upward movement, namely, the control chamber pressure remains greater than p 2 .

In Abweichung zum gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Position des Zulaufs der Zulaufdrossel 18 in den Steuerraum auch so gewählt sein, dass die Zulaufdrossel 18 von der inneren Düsennadel 5 abgedeckt wird, wenn diese ihren Hubanschlag 23 erreicht. Der Effekt des Druckabbaus im Steuerraum 15 bei Ankunft der inneren Düsennadel 5 an ihrem Hubanschlag 23 wird auf diese Weise noch verstärkt.In contrast to the embodiment shown, the position of the inlet of the inlet throttle 18 in the control room also be chosen so that the inlet throttle 18 from the inner nozzle needle 5 is covered when this is their stroke stop 23 reached. The effect of pressure reduction in the control room 15 upon arrival of the inner nozzle needle 5 at her stroke stop 23 is reinforced in this way.

Weiterhin sind sowohl eine Umkehrung der Zuordnung der beiden Düsennadeln 4, 5 sowie eine andere als die Koaxial-Anordnung der Vario-Düse möglich.Furthermore, both are a reversal of the assignment of the two nozzle needles 4 . 5 and another than the coaxial arrangement of the Vario nozzle possible.

Claims (8)

Kraftstoffeinspritzdüse (1) für Brennkraftmaschinen, umfassend einen Düsenkörper (2) mit mindestens zwei Spritzlöchern (10, 13), eine im Düsenkörper (2) axial verschiebbare erste Düsennadel (4), welche die Einspritzung von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff durch mindestens ein erstes Spritzloch (10) steuert, und eine im Düsenkörper (2) axial verschiebbare zweite Düsennadel (5), welche die Einspritzung von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff durch mindestens ein zweites Spritzloch (13) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Düsennadeln (4, 5) in einem an Hochdruck angeschlossenen gemeinsamen Steuerraum (15) jeweils eine in Schließrichtung wirkende Steuerfläche (16, 17) aufweisen, dass vom Steuerraum (15) zwei parallele Ablaufdrosseln (19, 20) abgehen und dass zwischen den Ablaufdrosseln (19, 20) und einem Ablauf (21) eine Ventilanordnung (22) vorgesehen ist, die in einer ersten Ventilstellung die Verbindung der beiden Ablaufdrosseln (19, 20) zum Ablauf (21) sperrt, in einer zweiten Ventilstellung eine der beiden Ablaufdrosseln (19, 20) mit dem Ablauf (21) verbindet und in einer dritten Ventilstellung beide Ablaufdrosseln (19, 20) mit dem Ablauf (21) verbindet.Fuel injection nozzle ( 1 ) for internal combustion engines, comprising a nozzle body ( 2 ) with at least two spray holes ( 10 . 13 ), one in the nozzle body ( 2 ) axially displaceable first nozzle needle ( 4 ), the injection of high-pressure fuel through at least a first injection hole ( 10 ), and one in the nozzle body ( 2 ) axially displaceable second nozzle needle ( 5 ), which injection of high-pressure fuel through at least a second injection hole ( 13 ), characterized in that the two nozzle needles ( 4 . 5 ) in a common control room connected to high pressure ( 15 ) each one acting in the closing direction control surface ( 16 . 17 ), that from the control room ( 15 ) two parallel flow restrictors ( 19 . 20 ) and that between the drain throttles ( 19 . 20 ) and a procedure ( 21 ) a valve arrangement ( 22 ) is provided, which in a first valve position, the connection of the two flow restrictors ( 19 . 20 ) the end ( 21 ) locks, in a second valve position one of the two flow restrictors ( 19 . 20 ) with the process ( 21 ) and in a third valve position both drain throttles ( 19 . 20 ) with the process ( 21 ) connects. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (22) durch ein 3/3-Wege-Ventil gebildet ist.Fuel injection nozzle according to claim 1, characterized in that the valve arrangement ( 22 ) is formed by a 3/3-way valve. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (22) ein bewegliches Ventilelement aufweist, das die einzelnen Ventilstellungen steuert und sich in der ersten und zweiten Ventilstellung jeweils in einer Endposition und in der dritten Ventilstellung in einer dazwischen liegenden Zwischenposition befindet.Fuel injection nozzle according to claim 1 or 2, characterized in that the valve arrangement ( 22 ) has a movable valve element which controls the individual valve positions and is in an end position in the first and second valve positions and in an intermediate position between them in the third valve position. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Düsennadel (4) als Hohlnadel ausgebildet ist, in der die zweite Düsennadel (5) koaxial geführt ist.Fuel injection nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the first nozzle needle ( 4 ) is designed as a hollow needle, in which the second nozzle needle ( 5 ) is guided coaxially. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (14) über eine Zulaufdrossel (17) an Hochdruck angeschlossen ist.Fuel injection nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the control chamber ( 14 ) via an inlet throttle ( 17 ) is connected to high pressure. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Ventilstellung nur eine der beiden Düsennadeln (4, 5) aufsteuerbar ist und in der dritten Ventilstellung zusätzlich auch die andere Düsennadel (4, 5) aufsteuerbar ist.Fuel injection nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that in the second valve position only one of the two nozzle needles ( 4 . 5 ) is aufsteuerbar and in the third valve position in addition, the other nozzle needle ( 4 . 5 ) is aufsteuerbar. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erst, wenn die eine Düsennadel (5) an ihrem Hubanschlag (23) anliegt, die andere Düsennadel (4) aufsteuerbar ist.Fuel injection nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that only when the one nozzle needle ( 5 ) at its stroke stop ( 23 ), the other nozzle needle ( 4 ) is aufsteuerbar. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein in den Steuerraum (15) führender Zulauf von der zuerst aufgesteuerten Düsennadel (5) verschlossen ist, wenn sie an ihrem Hubanschlag (23) anliegt.Fuel injection nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that a in the control room ( 15 ) leading inlet from the first opened nozzle needle ( 5 ) is closed when it is at its stroke stop ( 23 ) is present.
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