DE20320383U1 - Control for an injector with a registering nozzle and fuel injection system for a combustion engine has inner needle controlled by the position of a hollow outer needle - Google Patents

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Abstract

A control for a combustion engine injector has a registering nozzle comprises an inner needle (3) moving in a hollow outer needle (2) and injection holes (6,7). The pressure in a head control space (19) operates a piston on the inner needle whose lift from a second valve seat also depends on the position of the outer needle. An independent claim is also included for an injector having a nozzle as above.

Description

Anordnung zur Steuerung eines Injektors mit einer Registerdüse sowie InjektorArrangement for controlling an injector with a register nozzle as well as injector

Die Erfindung geht entsprechend dem Oberbegriff der nebengeordnete Ansprüche 1 und 10 von einer Anordnung zur Steuerung eines Injektors eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine beziehungsweise von einem Injektor aus, der mit einer Registerdüse ausgebildet ist. Die Registerdüse weist in einem Düsengehäuse eine äußere Düsennadel mit einer zentralen Längsbohrung (Hohlnadel) auf, in der eine innere Düsennadel axial beweglich angeordnet ist. Die äußere Düsennadel ist mittels einer ersten Druckstufe steuerbar. Am unteren Ende des Düsengehäuses ist ein erster Ventilsitz mit einer ersten Spritzlochreihe angeordnet ist, deren Spritzlöcher von einer Dichtfläche der äußeren Düsennadel geöffnet oder verschlossen werden. Darunter befindet sich ein zweiter Ventilsitz mit einer zweiten Spritzlochreihe, deren Spritzlöcher von der inneren Düsennadel steuerbar sind.The invention is based on that The preamble of the independent claims 1 and 10 of an arrangement for controlling an injector of an injection system of an internal combustion engine or from an injector formed with a register nozzle is. The register nozzle has an outer nozzle needle in a nozzle housing with a central longitudinal bore (Hollow needle) in which an inner nozzle needle is axially movable. The outer nozzle needle can be controlled by means of a first pressure stage. At the bottom of the Nozzle housing is a first valve seat is arranged with a first row of spray holes whose spray holes are from a sealing surface the outer nozzle needle open or be closed. Below that is a second valve seat with a second row of spray holes, the spray holes from the inner nozzle needle are controllable.

Eine ähnliche Kraftstoff-Einspritzdüse (Injektor) für Brennkraftmaschinen ist beispielsweise aus der DE 4023223 A1 bekannt. Hier wird vorgeschlagen, dass die beiden Düsennadeln unabhängig von einander steuerbar sind. Die beiden Spritzlochreihen werden durch eine fest eingebaute Trennhülse von einander getrennt und können sich nicht gegenseitig beeinflussen. Für eine Voreinspritzung liefert zuerst eine zweite Einspritzpumpe den notwendigen Kraftstoffdruck für die innere Düsennadel, die dann die untere Spritzlochreihe öffnet. Danach liefert für eine Haupteinspritzung eine erste Einspritzpumpe den notwendigen Kraftstoffdruck an die äußere Düsennadel, die daraufhin die obere Spritzlochreihe freigibt. Diese Druckschrift beschreibt im wesentlichen die Herstellung der Einspritzdüse mit zwei getrennt steuerbaren Düsennadeln. Die Herstellung und Bearbeitung einer solchen Kraftstoff-Einspritzdüse erscheint sehr aufwändig, da insbesondere die Trennhülse eingebaut und besonders abgedichtet werden muss, damit sich die beiden Spritzlochreihen nicht gegenseitig beeinflussen können. Erschwerend kommt hinzu, dass zur Ansteuerung der beiden Düsennadeln zwei Druckpumpen benötigt werden, um die beiden Düsennadeln unabhängig von einander steuern zu können. Wie der Druckschrift weiter zu entnehmen ist, werden die beiden Düsennadeln lediglich für eine Vor- und eine Haupteinspritzung verwendet. Wie die verschiedenen Betriebszustände der Brennkraftmaschine, beispielsweise bei Teillast oder bei Volllast gesteuert werden, ist nicht erkennbar.A similar fuel injection nozzle (injector) for internal combustion engines is, for example, from the DE 4023223 A1 known. It is proposed here that the two nozzle needles can be controlled independently of one another. The two rows of spray holes are separated from each other by a permanently installed separating sleeve and cannot influence each other. For a pre-injection, a second injection pump first supplies the necessary fuel pressure for the inner nozzle needle, which then opens the lower row of spray holes. A first injection pump then delivers the necessary fuel pressure to the outer nozzle needle for a main injection, which then releases the upper row of spray holes. This document essentially describes the manufacture of the injection nozzle with two separately controllable nozzle needles. The production and processing of such a fuel injection nozzle appears to be very complex, since in particular the separating sleeve has to be installed and particularly sealed so that the two rows of spray holes cannot influence one another. To make matters worse, two pressure pumps are required to control the two nozzle needles in order to be able to control the two nozzle needles independently of one another. As can be seen from the document, the two nozzle needles are used only for a pre-injection and a main injection. How the various operating states of the internal combustion engine are controlled, for example at partial load or at full load, cannot be seen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Steuerung eines Injektors mit einer Registerdüse beziehungsweise einen entsprechenden Injektor zu schaffen, bei dem die innere Düsennadel in Abhängigkeit von der Position der äußeren Düsennadel steuerbar ist. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche 1 und 10 gelöst.The invention has for its object a Arrangement for controlling an injector with a register nozzle or to create a corresponding injector in which the inner nozzle needle dependent on from the position of the outer nozzle needle is controllable. This task is done with the characteristics of the sibling Expectations 1 and 10 solved.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung zur Steuerung eines Injektors mit einer Registerdüse beziehungsweise bei dem Injektor für die Kraftstoffeinspritzung mit den kennzeichnenden Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche 1 und 10 ergibt sich gegenüber dem bekannten Stand der Technik der Vorteil, dass die Konstruktion des Injektors relativ einfach ist und kostengünstig ausgeführt werden kann, da keine Trennhülse oder dergleichen für eine getrennte Ansteuerung der beiden Düsennadeln benötigt wird. Vielmehr werden die beiden Düsennadeln in gegenseitiger Abhängigkeit so gesteuert, dass sie die Spritzlöcher unter Berücksichtigung von momentan vorliegenden Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine freigeben. So kann beispielsweise im Teillastbetrieb nur die obere Spritzlochreihe, die zum Beispiel kleinere Spritzlöcher aufweist, bevorzugt geöffnet werden, während die untere Spritzlochreihe mit ihren größeren Spritzlöchern geschlossen bleibt. Für den Volllastbetrieb werden dann die Spritzlöcher der unteren Spritzlochreihe hinzugeschaltet. Als besonders vorteilhaft wird dabei angesehen, dass die Steuerung der beiden Spritz lochreihen mit einem einfachen Steuerventil durchgeführt werden kann. Insbesondere können die Spritzlöcher der unteren Spritzlochreihe nur in Abhängigkeit von der Position der äußeren Düsennadel geöffnet werden. Dadurch ist sichergestellt, dass beispielsweise bei geringem Kraftstoffbedarf der einzuspritzende Kraftstoff besser und genauer dosiert werden kann. Auf diese Weise können bei jedem Betriebszustand optimale Abgasbedingungen, ein geringer Verbrauch und geringe Geräuschemissionen erzielt werden und dennoch steht die maximale Motorleistung zur Verfügung.In the arrangement according to the invention to control an injector with a register nozzle or at the injector for fuel injection with the characteristic features of the subordinate ones Expectations 1 and 10 result in opposite the known prior art the advantage that the construction of the injector is relatively simple and can be carried out inexpensively can because there is no separating sleeve or the like for separate control of the two nozzle needles is required. Rather, the two nozzle needles interdependent controlled so that they take into account the spray holes of the current operating conditions of the internal combustion engine release. For example, only the upper one can be used in partial load operation Spray hole row, which has, for example, smaller spray holes, preferably open be while closed the lower row of spray holes with their larger spray holes remains. For the The spray holes of the lower spray hole row then become full load operation hooked up. It is considered to be particularly advantageous that the control of the two rows of spray holes with a simple Control valve performed can be. In particular can the spray holes the lower spray hole row only depending on the position of the outer nozzle needle open become. This ensures that, for example, at low Fuel requirement the fuel to be injected better and more accurately can be dosed. In this way, in any operating condition optimal exhaust gas conditions, low consumption and low noise emissions can be achieved and yet the maximum engine power is available Available.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den nebengeordneten Ansprüche 1 und 10 angegebenen Anordnung beziehungsweise des Injektors gegeben. Als besonders vorteilhaft wird dabei angesehen, dass die innere Düsennadel nur dann von ihrem Ventilsitz abgehoben werden kann, wenn die äußere Düsennadel bereits von ihrem Ventilsitz abgehoben hat. Das wird auf einfache Weise dadurch erreicht, dass die äußere Düsennadel durch ihr Anheben von ihrem Ventilsitz einen Kraftstoffkanal freigibt, durch den die innere Ventilnadel über eine entsprechende weitere Druckstufe in Richtung Öffnen gedrückt werden kann. Solange der Kraftstoffkanal geschlossen ist, ist die weitere Druckstufe wirkungslos, so dass die innere Düsenadel die Spritzlöcher der unteren Spritzlochreihe weiterhin verschlossen hält.Through the measures listed in the dependent claims are advantageous developments and improvements in the sibling claims 1 and 10 given arrangement or the injector. It is considered particularly advantageous that the inner nozzle needle can only be lifted off its valve seat when the outer nozzle needle has already lifted off its valve seat. It's going to be easy Way achieved by lifting the outer nozzle needle from its valve seat releases a fuel channel through which the inner valve needle over a corresponding further pressure stage in the direction of opening can be pressed can. As long as the fuel channel is closed, the other one is Pressure level ineffective, so that the inner nozzle needle the spray holes of the lower row of spray holes still closed.

Eine konstruktiv einfache Lösung wird auch darin gesehen, dass die weitere Druckfläche unterhalb des ersten Ventilsitzes an der inneren Düsennadel angeordnet ist. Dadurch wird eine einfache Steuerungsmöglichkeit für die innere Düsennadel geschaffen, da der Kraftstoffzufluss zur weiteren Druckfläche nur möglich ist, wenn die äußere Düsennadel abgehoben hat und dabei einen entsprechend ausgebildeten Zuflusskanal zur weiteren Druckfläche freigibt.A structurally simple solution is also seen in the fact that the further pressure surface is arranged below the first valve seat on the inner nozzle needle. This creates a simple control option for the inner nozzle needle, since the fuel flow to the further pressure surface is only possible if the outer nozzle needle has lifted off and thereby released an appropriately designed inflow channel to the further pressure surface.

Vorteilhaft erscheint auch die Lösung, am Kopfende der inneren Düsennadel eine Druckfeder anzuordnen, die die innere Düsennadel im nicht angesteuerten Zustand gegen den zweiten Ventilsitz presst und somit die zweite Spritzlochreihe in Abhängigkeit von dem Umgebungsdruck geschlossen hält. Dadurch ist sichergestellt, dass aus den Spritzlöchern der unteren, zweiten Spritzlochreihe kein Kraftstoff austreten kann, der unter Umständen zu einer unerwünschten Störung bei der Kraftstoffverbrennung führen könnte.The solution at the head end also seems advantageous the inner nozzle needle to arrange a compression spring that the inner nozzle needle in the uncontrolled State presses against the second valve seat and thus the second Spray hole row depending keeps closed from the ambient pressure. This ensures that from the spray holes no fuel can escape from the lower, second row of spray holes, who may to an undesirable disorder lead in fuel combustion could.

Zur Steuerung der inneren Düsennadel erscheint besonders vorteilhaft, mit dem Steuerventil einfach den Druck im Steuerdruckraum zu reduzieren. Der überschüssige Kraftstoff wird dann über das Steuerventil in den Kraftstofftank zurückgeleitet. Durch den Druckabfall in dem Steuerdruckraum reicht die Hubkraft des Kraftstoffs an der weiteren Druckfläche aus, um die innere Düsennadel gegen die Federkraft der Druckfeder nach oben zu bewegen, so dass dabei die Spritzlöcher der zweiten Spritzlochreihe freigegeben werden.To control the inner nozzle needle appears particularly advantageous, simply with the control valve Reduce pressure in the control pressure chamber. The excess fuel is then fed through the control valve returned to the fuel tank. By the lifting force of the fuel is sufficient for the pressure drop in the control pressure chamber on the other printing surface out to the inner nozzle needle to move upwards against the spring force of the compression spring, so that the spray holes the second row of spray holes are released.

Vorteilhaft erscheint des weiteren, als Steuerventil ein 2/2-Wegeventil zu verwenden, da nur zwei Wege benötigt werden. Als besonders vorteilhaft wird auch angesehen, dass mit nur einem 2/2 Wegeventil alle mit diesem Ventil in Verbindung stehenden Injektoren individuell gesteuert werden können. Denn der Kraftstoff kann aus der ersten Auskesselung eines individuellen Injektors erst dann austreten, wenn der entsprechende piezoelektrische Aktor das Ventil zur ersten Auskesselung geöffnet hat.Furthermore, it seems advantageous as a control valve a 2/2-way valve to use because only two ways are needed. As special It is also considered advantageous that with only a 2/2 way valve all injectors connected to this valve individually can be controlled. Because the fuel can be extracted from an individual's first Only exit the injector when the corresponding piezoelectric Actuator has opened the valve for the first release.

Besonders günstig ist eine externe Anordnung des Steuerventils außerhalb des Injektors. Dadurch kann ein handelsübliches Steuerventil verwendet werden, das kostengünstig erhältlich ist. Auch für den Reparaturfall erscheint diese Lösung vorteilhaft, da bei einem Fehler des Steuerventils nicht auch der Injektor ersetzt werden muss.An external arrangement is particularly favorable of the control valve outside of the injector. This means that a commercially available control valve can be used be that inexpensive available is. Also for that This solution appears in the event of a repair advantageous because if the control valve fails, the injector will not needs to be replaced.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in the description below explained in more detail.

Die 1a und 1b zeigen in schematischer Darstellung einen Anordnung zur Steuerung eines Injektors mit einer Registerdüse,The 1a and 1b show a schematic representation of an arrangement for controlling an injector with a register nozzle,

2 zeigt in zwei Darstellungen ausschnittweise einen oberen und einen unteren Teil der Registerdüse, wenn beide Düsennadeln die beiden Spritzlochreihen geschlossen halten, 2 shows in two representations a section of an upper and a lower part of the register nozzle when both nozzle needles keep the two rows of spray holes closed,

3 zeigt die beiden Ausschnitte von 2, bei denen jedoch die äußere Düsennadel von dem ersten Ventilsitz abgehoben hat und 3 shows the two sections of 2 , in which, however, the outer nozzle needle has lifted off the first valve seat and

4 zeigt die beiden Ausschnitte von 2, bei denen beide Düsennadeln von ihren Ventilsitzen abgehoben haben und alle Spritzlöcher geöffnet sind. 4 shows the two sections of 2 , where both nozzle needles have lifted off their valve seats and all spray holes are open.

In den 1a und 1b ist in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem Injektor 21 mit einer Registerdüse 1 entnehmbar. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist in 1a im wesentlichen der Antrieb für den Injektor 21 mit seinen Steuerelementen dargestellt, während 1b eine Einspritzdüse 1 zeigt, die als Registerdüse ausgebildet ist. Die beiden Teile sind an der gestrichelten Linie x zusammengesetzt.In the 1a and 1b is a schematic representation of an arrangement according to the invention with an injector 21 with a register nozzle 1 removable. For reasons of clarity, in 1a essentially the drive for the injector 21 represented with its controls while 1b an injector 1 shows which is designed as a register nozzle. The two parts are assembled on the dashed line x.

Im Folgenden wird zunächst 1a erläutert. Das Schnittbild von 1a zeigt schematisch ein Einspritzsystem mit einem Injektor 21, einer Druckpumpe 10, einem Steuerventil 11 und einem Tank 12, die durch entsprechende Kraftstoffleitungen 13 miteinander verbunden sind. Der Injektor 21 weist ein Injektorgehäuse 30 auf, in das eine zentrale Bohrung 31 eingebracht ist. In der zentralen Bohrung 31 ist ein erster Steuerkolben 32 angeordnet. Oberhalb des ersten Steuerkolbens 32 befindet sich ein erster Steuerraum 33, welcher über eine Zulaufdrossel 34 und eine Ablaufdrossel 35 verfügt. Oberhalb der Ablaufdrossel 35 ist eine erste Auskesselung 36 angeordnet, welche im oberen Bereich über einen Ventilpilz 37 verschlossen werden kann. Der Ventilpilz 37 läuft durch eine weitere Auskesselung 40 und ist mittels eines Ventilkolbens 38 mit einem piezoelektrischen Aktor 39 verbunden. Die weitere Auskesselung 40 weist eine Leckagebohrung 41 auf, die mit einer in 1a nicht dargestellten Kraftstoffleitung mit dem Tank 12 verbunden ist.The following is first 1a explained. The sectional view of 1a schematically shows an injection system with an injector 21 , a pressure pump 10 , a control valve 11 and a tank 12 by appropriate fuel lines 13 are interconnected. The injector 21 has an injector housing 30 on, into which a central hole 31 is introduced. In the central hole 31 is a first control piston 32 arranged. Above the first spool 32 there is a first control room 33 which has an inlet throttle 34 and a flow restrictor 35 features. Above the flow restrictor 35 is a first release 36 arranged, which in the upper area via a valve mushroom 37 can be closed. The valve mushroom 37 runs through another decoupling 40 and is by means of a valve piston 38 with a piezoelectric actuator 39 connected. The further decoupling 40 has a leakage hole 41 on that with an in 1a not shown fuel line with the tank 12 connected is.

Des weiteren ist an dem Injektorgehäuse 30 im rechten Teil von 1a eine Bohrung 42 vorgesehen, über die mittels der Zulaufdrossel 34 der erste Steuerraum 33 und eine unterhalb der gestrichelten Linie befindliche Hochdruckleitung 14 der Einspritzdüse/Registerdüse 1 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt wird.Furthermore, is on the injector housing 30 in the right part of 1a a hole 42 provided by means of the inlet throttle 34 the first control room 33 and a high pressure line located below the dashed line 14 the injector / register nozzle 1 is supplied with fuel under high pressure.

Der erste Steuerkolben 32 weist eine weitere Bohrung 44 auf, die nach außen geführt ist und über Kraftstoffleitungen 13 mit dem Steuerventil 11 und der Druckpumpe 10 verbunden ist. Die Kraftstoffpumpe 10 ist eingangseitig mit dem Tank 12 verbunden. Das Steuerventil 11, beispielsweise ein 2/2-Wegeventil kann dagegen Kraftstoff von einem Steuerdruckraum 19, der sich im oberen Teil der äußeren Düsennadel 2 befindet, in den Tank 12 zurückfließen lassen.The first control piston 32 has another hole 44 on, which is led to the outside and via fuel lines 13 with the control valve 11 and the pressure pump 10 connected is. The fuel pump 10 is on the entrance side with the tank 12 connected. The control valve 11 , for example a 2/2-way valve, on the other hand, can supply fuel from a control pressure chamber 19 located in the upper part of the outer nozzle needle 2 is in the tank 12 let it flow back.

Die Steuerung der beiden Düsenadeln 2,3, die zu 1b noch später erläutert werden, erfolgt mit der Anordnung in 1a und funktioniert nach folgendem Schema. Ist der Ventilpilz 37 geschlossen, herrscht in der ersten Steuerkammer 33 oberhalb des ersten Steuerkolbens 32 ein Hochdruck. Durch die größere Fläche des ersten Steuerkolbens 32, der mit seinem unteren Ende die äußere Düsennadel 2 nach unten drückt, ist die Schließkraft für die äußere Düsennadel 2 größer als die Kraft, die an einer ersten Druckstufe 5, 5a (1b) auf die äußere Düsennadel 2 wirkt. Dadurch bleiben alle Spritzlö cher der Einspritzdüse 1 geschlossen. Wird nun der Ventilpilz 37 mittels des piezoelektrischen Aktors 16 betätigt und dabei das Ventil zur ersten Auskesselung 36 geöffnet, dann strömt Kraftstoff über die Ablaufdrossel 35 und die Leckagebohrung 41 in den Kraftstofftank 12 zurück. Durch eine gezielte Drosselabstimmung der beiden Drosseln 34 und 35 sinkt der Druck im ersten Steuerraum 33. Die Schließkraft durch den ersten Steuerkolben 32 wird dadurch reduziert und die äußere Düsennadel 2 öffnet ihre Spritzlochreihe 6, wie noch zu den 2 bis 4 im Detail erläutert wird.The control of the two nozzle needles 2 . 3 that too 1b will be explained later with the arrangement in 1a and works according to the following scheme. Is the valve mushroom 37 closed, prevails in the first control chamber 33 above the first control piston 32 a high pressure. Due to the larger area of the first control piston 32 with the lower end of the outer nozzle needle 2 pushes downwards is the closing force for the outer nozzle needle 2 greater than the force at a first pressure stage 5 . 5a ( 1b ) on the outer nozzle needle 2 acts. This leaves all the spray holes in the injector 1 closed. Now the valve mushroom 37 by means of the piezoelectric actuator 16 actuated and the valve for the first decoupling 36 open, then fuel flows through the outlet throttle 35 and the leak hole 41 in the fuel tank 12 back. Through a targeted throttle adjustment of the two throttles 34 and 35 the pressure in the first control room drops 33 , The closing force by the first control piston 32 is reduced and the outer nozzle needle 2 opens her row of spray holes 6 how to the 2 to 4 is explained in detail.

Ist das Steuerventil 11, welches vorzugsweise außerhalb des Injektors 1 angeordnet ist, geöffnet, kann Kraftstoff aus einem Steuerdruckraum 19 in den Tank 12 abfließen. In dem Steuerdruckraum 19 der äußeren Düsennadel 2 herrscht dann der Umgebungsdruck. Somit entsteht keine Kraft, welche die innere Düsennadel 3 geschlossen hält. Nach einer kurzen Zeitspanne baut sich an der weiteren Druckstufe 15, die durch die Öffnung der äußeren Düsenadel 2 über einen Spalt 18 mit Kraftstoff versorgt wurde, die innere Düsennadel 3 von einem zweiten Ventilsitz 17 ab und öffnet ihrerseits eine zweite Spritzlochreihe 7 (3).Is the control valve 11 , which is preferably outside the injector 1 is arranged, opened, fuel from a control pressure chamber 19 in the tank 12 flow away. In the control pressure room 19 the outer nozzle needle 2 the ambient pressure then prevails. This means that no force is generated by the inner nozzle needle 3 keeps closed. After a short period of time, the further pressure stage builds up 15 through the opening of the outer nozzle needle 2 over a crack 18 the inner nozzle needle 3 from a second valve seat 17 and in turn opens a second row of spray holes 7 ( 3 ).

Soll die innere Düsennadel 3 geschlossen bleiben, z.B. im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine, dann wird das 2/2 Wegeventil 18 geschlossen, so dass sich in dem Steuerdruckraum 19 oberhalb des Druckkolbens 20 ein sogenannter Steuerdruck aufbaut. Durch diesen Steuerdruck wird die innere Düsennadel 3 geschlossen. Die Druckpumpe 10 ist eine separate Pumpe und ist nicht mit dem eigentlichen Hochdruckbereich des Einspritzsystems gekoppelt.Should the inner nozzle needle 3 remain closed, e.g. in part-load operation of the internal combustion engine, then the 2/2 way valve 18 closed, so that in the control pressure room 19 above the pressure piston 20 a so-called control pressure builds up. This control pressure causes the inner nozzle needle 3 closed. The pressure pump 10 is a separate pump and is not linked to the actual high-pressure area of the injection system.

Schließt der Ventilpilz 37 das Ventil in der ersten Auskesselung 36 mit Hilfe des Ventilkolbens 38 und dem piezoelektrischen Aktor 39, dann steigt der Druck im ersten Steuerraum 33 an. Dadurch wächst die Kraft auf den ersten Steuerkolben 32, so dass die äußere Düsenadel 2 geschlossen wird.The valve mushroom closes 37 the valve in the first depression 36 with the help of the valve piston 38 and the piezoelectric actuator 39 , then the pressure in the first control room increases 33 on. This increases the force on the first control piston 32 so that the outer nozzle needle 2 is closed.

War die inneren Düsennadel 3 bei dem Einspritzvorgang zu diesem Zeitpunkt ebenfalls geöffnet, dann wird diese nun mittels einer Druckfeder 4 geschlossen. Die Federkraft reicht aus, da der Druck an der weiteren Druckstufe 15 aufgrund des Schließens der äußeren Düsennadel 2 abfällt und somit keine Öffnungskraft mehr vorhanden ist.Was the inner nozzle needle 3 also open during the injection process at this point in time, then it is now opened using a compression spring 4 closed. The spring force is sufficient because the pressure at the further pressure stage 15 due to the closing of the outer nozzle needle 2 drops and therefore there is no longer any opening force.

1b zeigt die Registerdüse 1, bei der in einer zentralen Längsbohrung 8 im Düsengehäuse 9 die äußere Düsennadel 2 mit der koaxial angeordneten inneren Düsennadel 3 erkennbar ist. Im rechten Teil von 1b ist die Hochdruckleitung 14 erkennbar, über die der unter Druck stehende Kraftstoff zu den beiden Spritzlochreihen 6, 7 geführt wird. Des weiteren ist eine erste Druckstufe 5, 5a vorgesehen, die von der Hochdruckleitung 14 gespeist wird und eine Hubkraft für die äußere Düsennadel 2 erzeugt. Die erste Druckstufe 5, 5a ist an einer entsprechenden Stelle im Düsengehäuse 9 angeordnet und kann alternativ auch im unteren Düsenbereich liegen. Des weiteren ist der Steuerdruckraum 19 mit dem Druckkolben 20 erkennbar, wie zuvor beschrieben wurde. Die Ausschnitte y, z sowie die Funktion dieser Anordnung werden nachfolgend zu den 2 bis 4 erläutert 1b shows the register nozzle 1 in the case of a central longitudinal bore 8th in the nozzle housing 9 the outer nozzle needle 2 with the coaxially arranged inner nozzle needle 3 is recognizable. In the right part of 1b is the high pressure line 14 recognizable, via which the pressurized fuel to the two rows of spray holes 6 . 7 to be led. Furthermore, there is a first pressure stage 5 . 5a provided by the high pressure line 14 is fed and a lifting force for the outer nozzle needle 2 generated. The first pressure stage 5 . 5a is at a corresponding point in the nozzle housing 9 arranged and can alternatively also be in the lower nozzle area. Furthermore, the control pressure room 19 with the pressure piston 20 recognizable as previously described. The sections y, z and the function of this arrangement are the following 2 to 4 explained

Die 2 bis 4 zeigen ausschnittsweise jeweils einen oberen Teil (Ausschnitt Y) beziehungsweise einen unteren Teil (Ausschnitt Z) der Registerdüse 1. Der obere Teil von 2 zeigt einen Längsschnitt am Kopfende der Registerdüse 1 mit dem Düsengehäuse 9, der äußeren Düsennadel 2 und der inneren Düsennadel 3, wie sie zuvor beschrieben wurden. Des weiteren ist am Kopfende der äußeren Düsennadel 2 der Steuerdruckraum 19 ausgebildet, in dem der Druckkolben 20 der inneren Düsennadel 3 eingepasst ist. In dem Steuerdruckraum 19 ist die Druckfeder 4 angeordnet. Sie wird vorzugsweise an einem Verlängerungszapfen der inneren Düsennadel 3 geführt und drückt mit einer vorgegebenen Federkraft die inneren Düsennadel 3 gegen ihren zweiten Ventilsitz 17, wie dem unteren Teil vonThe 2 to 4 show sections of an upper part (section Y) and a lower part (section Z) of the register nozzle 1 , The upper part of 2 shows a longitudinal section at the head end of the register nozzle 1 with the nozzle housing 9 , the outer nozzle needle 2 and the inner nozzle needle 3 as previously described. Furthermore, at the head of the outer nozzle needle 2 the control pressure chamber 19 trained in which the pressure piston 20 the inner nozzle needle 3 is fitted. In the control pressure room 19 is the compression spring 4 arranged. It is preferably on an extension pin of the inner nozzle needle 3 guided and presses the inner nozzle needle with a predetermined spring force 3 against their second valve seat 17 like the lower part of

2 entnehmbar ist. Da die Druckpumpe 10 über die Druckleitung 13 ebenfalls mit dem Steuerdruckraum 19 verbunden ist, drückt im Ruhezustand, d.h. wenn keine Ansteuerung für die innere Düsennadel 3 erfolgt, der Kraftstoffdruck zusätzlich zur Federkraft die inneren Düsennadel 3 gegen den zweiten Ventilsitz 17 und hält die zweite Spritzlochreihe 7 geschlossen. 2 is removable. Because the pressure pump 10 via the pressure line 13 also with the control pressure chamber 19 is connected in the idle state, ie when there is no control for the inner nozzle needle 3 the fuel pressure in addition to the spring force of the inner nozzle needle 3 against the second valve seat 17 and holds the second row of spray holes 7 closed.

Unterhalb des Druckkolbens 20 ist für den Druckkolben 20 ein Leerhub vorgesehen. Dadurch wird verhindert, dass der Druckkolben 20 die innere Düsennadel 3 mitreißt, wenn sich die äußere Düsennadel 2 nach oben bewegt. Die innere Düsennadel 3 wird somit nicht direkt durch mechanische Kopplung mit der äußeren Düsenadel 2 sondern hydraulisch gesteuert.Below the pressure piston 20 is for the pressure piston 20 an idle stroke is provided. This prevents the pressure piston 20 the inner nozzle needle 3 entrains when the outer nozzle needle 2 moved up. The inner nozzle needle 3 is therefore not directly due to mechanical coupling with the outer nozzle needle 2 but hydraulically controlled.

Im unteren Teil von 2 sind die beiden Spritzlochreihen 6,7 erkennbar, die untereinander liegend angeordnet sind. Die äußere Düsennadel 2 liegt im Ruhezustand mit einer Dichtfläche auf dem ersten Ventilsitz 16 auf und verschließt dadurch die weiter unten liegende erste Spritzlochreihe 6. Oberhalb des Ventilsitzes 16 bildet sich zwischen dem Düsengehäuse 9 und einer Außenfläche der äußeren Düsennadel 2 ein Spalt 18 (3), der mit der Hochdruckleitung 14 verbunden ist, wenn die äußere Düsennadel 2 abgehoben hat. Solange die äußere Düsennadel 2 auf dem ersten Ventilsitz 16 aufliegt, sind die Spritzlöcher der ersten Spritzlochreihe 6 geschlossen. Durch den Kraftstoffdruck, der in der Hochdruckleitung 14 aufgebaut wird, kann die äußere Düsennadel 2 über die erste Druckstufe 5, 5a angehoben werden.In the lower part of 2 are the two rows of spray holes 6 . 7 recognizable, which are arranged one below the other. The outer nozzle needle 2 is at rest with a sealing surface on the first valve seat 16 and thereby closes the first row of spray holes located below 6 , Above the valve seat 16 forms between the nozzle housing 9 and an outer surface of the outer nozzle needle 2 A gap 18 ( 3 ) with the high pressure line 14 is connected when the outer nozzle needle 2 has lifted off. As long as the outer nozzle needle 2 on the first valve seat 16 the spray holes are the first row of spray holes 6 closed. By the fuel pressure in the high pressure line 14 is built up, the outer nozzle needle 2 over the first pressure stage 5 . 5a be raised.

Die inneren Düsennadel 3 ist nach unten etwas verlängert ausgebildet. Ihre Spitze weist ebenfalls eine Dichtfläche auf, die auf einem zweiten Ventilsitz 17 aufliegt. Dadurch verschließt sie die zweite Spritzlochreihe 7, die unterhalb der ersten Spritzlochreihe 6 angeordnet ist. Des weiteren weist die inneren Düsennadel 3 an ihrem unteren Ende eine weitere Druckstufe 15 auf. Diese Druckstufe 15 ist jedoch so angeord net, dass sie unterhalb des ersten Ventilsitzes 16 liegt. Sie bleibt wirkungslos, solange die äußere Düsennadel 2 fest auf dem ersten Ventilsitz 16 aufliegt. Wird dagegen die äußere Düsennadel 2 von dem ersten Ventilsitz 16 angehoben, dann bewirkt der Kraftstoffdruck in der Hochdruckleitung 14 eine axiale Druckkraft an der weiteren Druckstufe 15, die die innere Düsennadel 3 nach oben anhebt.The inner nozzle needle 3 is slightly extended downwards. Its tip also has a sealing surface on a second valve seat 17 rests. This closes the second row of spray holes 7 that are below the first row of spray holes 6 is arranged. Furthermore, the inner nozzle needle points 3 another pressure stage at its lower end 15 on. This pressure level 15 but it is so arranged that they are below the first valve seat 16 lies. It remains ineffective as long as the outer nozzle needle 2 firmly on the first valve seat 16 rests. However, the outer nozzle needle 2 from the first valve seat 16 raised, then causes the fuel pressure in the high pressure line 14 an axial pressure force at the further pressure stage 15 that the inner nozzle needle 3 lifts upwards.

Solange beide Düsennadeln 2, 3 auf ihrem Ventilsitz 16, 17 aufliegen, sind alle Spritzlöcher geschlossen.As long as both nozzle needles 2 . 3 on their valve seat 16 . 17 all spray holes are closed.

Die beiden Teile von 3 zeigen nun den Fall, wenn die äußere Düsennadel 2 durch die erste Druckstufe 5a angehoben wurde. Durch das Anheben der äußere Düsennadel 2 entsteht zwischen dem ersten Ventilsitz 16 und dem Dichtsitz der äußeren Düsennadel 2 vorzugsweise ein ringförmiger Spalt 18, durch den der Kraftstoff zur ersten Spritzlochreihe 6 fließen kann. Er wird nun über die Spritzlöcher in den Brennraum der Brennkraftmaschine, einem Diesel- oder Benzinmotor, eingespritzt. Gleichzeitig baut sich an der weiteren Druckstufe 15 der inneren Düsennadel 3 eine Druckkraft auf, die gegen die Federkraft der Druckfeder 4 wirkt. Sie kann jedoch die innere Düsennadel 3 nicht nach oben anheben, so lange das Steuerventil 11 noch geschlossen ist und der Kraftstoffdruck im Steuerdruckraum 19 die Federkraft unterstützt. Die zweite Spritzlochreihe 7 bleibt somit weiter geschlossen.The two parts of 3 now show the case when the outer nozzle needle 2 through the first pressure stage 5a was raised. By lifting the outer nozzle needle 2 arises between the first valve seat 16 and the sealing seat of the outer nozzle needle 2 preferably an annular gap 18 through which the fuel to the first row of spray holes 6 can flow. It is now injected via the spray holes into the combustion chamber of the internal combustion engine, a diesel or gasoline engine. At the same time builds on the further pressure stage 15 the inner nozzle needle 3 a compressive force against the spring force of the compression spring 4 acts. However, it can be the inner nozzle needle 3 do not lift up as long as the control valve 11 is still closed and the fuel pressure in the control pressure chamber 19 supports the spring force. The second row of spray holes 7 thus remains closed.

Im oberen Teil von 3 ist erkennbar, dass die äußere Düsennadel 2 sich etwas nach oben bewegt hat, während die innere Düsennadel 3 ihre Position nicht verändert hat.In the upper part of 3 is recognizable that the outer nozzle needle 2 has moved up slightly while the inner nozzle needle 3 hasn't changed their position.

Die beiden Teile von 4 zeigen die Situation, bei der beide Düsennadeln von ihren Ventilsitzen 16, 17 abgehoben haben. Im oberen Teil von 4 ist erkennbar, dass sich im Vergleich zu 2 beide Düsennadeln 2, 3 nach oben bewegt haben. Das wurde dadurch ermöglicht, dass nun das Steuerventil 11 beispielweise über eine nicht näher dargestellte Steu erelektronik angesteuert wurde. Das Steuerventil 11 hat nun die Kraftstoffleitung 13 zwischen dem Steuerdruckraum 19 und dem Tank 12 geöffnet, so dass der Steuerdruckraum 19 dadurch den Umgebungsdruck annimmt. Dadurch kann der an der weiteren Druckstufe 15 wirkende Kraftstoffdruck die innere Düsennadel 3 gegen den wirkenden Federdruck der Druckfeder 4 anheben, so dass zusätzlich zur ersten Spritzlochreihe 6 auch die Spritzlöcher der zweiten Spritzlochreihe 7 geöffnet werden.The two parts of 4 show the situation where both nozzle needles are off their valve seats 16 . 17 have lifted off. In the upper part of 4 can be seen that compared to 2 both nozzle needles 2 . 3 have moved up. This was made possible by the fact that the control valve 11 was controlled, for example, by control electronics (not shown). The control valve 11 now has the fuel line 13 between the control pressure chamber 19 and the tank 12 opened so the control pressure chamber 19 thereby assuming the ambient pressure. This means that the next pressure stage 15 acting fuel pressure the inner nozzle needle 3 against the spring pressure of the compression spring 4 lift so that in addition to the first row of spray holes 6 also the spray holes of the second spray hole row 7 be opened.

Im unteren Teil von 4 ist erkennbar, wie beide Düsennadeln 2, 3 von den beiden Ventilsitzen 16, 17 abgehoben haben und dadurch beide Spritzlochreihen 6, 7 zum Einspritzen von Kraftstoff freigegeben sind.In the lower part of 4 is recognizable like both nozzle needles 2 . 3 from the two valve seats 16 . 17 have lifted off and thereby both spray hole rows 6 . 7 are approved for injecting fuel.

Claims (12)

Anordnung zur Steuerung eines Injektors (21) eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine, mit einer Registerdüse (1), die in einem Düsengehäuse (9) eine äußere Düsennadel (2) aufweist, die als Hohlnadel mit einer zentralen Längsbohrung (8) ausgebildet ist und in der eine innere Düsennadel (3) axial beweglich angeordnet ist, und wobei die äußere Düsennadel (2) eine obere Spritzlochreihe (6) und die innere Düsennadel (3) eine untere Spritzlochreihe (7) steuert, die am unteren Ende des Düsengehäuses (9) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , dass die äußere Düsennadel (2) an ihrem Kopfende einen Steuerdruckraum (19) für die innere Düsennadel (3) aufweist, der mittels einer Druckleitung (13) mit einem Steuerventil (11) verbunden ist, dass die innere Düsennadel (3) an ihrem Kopfende einen Druckkolben (20) aufweist, der durch den Druck im Steuerdruckraum (19) betätigbar ist, und dass das Steuerventil (11) durch Vorgabe des Druckes in dem Steuerdruckraum (19) und in Abhängigkeit von der Position der äußeren Düsennadel (2) das Abheben der inneren Düsennadel (3) von einem zweiten Ventilsitz (17) steuert.Arrangement for controlling an injector ( 21 ) an injection system of an internal combustion engine, with a register nozzle ( 1 ) in a nozzle housing ( 9 ) an outer nozzle needle ( 2 ) which, as a hollow needle with a central longitudinal bore ( 8th ) and in which an inner nozzle needle ( 3 ) is arranged axially movable, and wherein the outer nozzle needle ( 2 ) an upper row of spray holes ( 6 ) and the inner nozzle needle ( 3 ) a lower row of spray holes ( 7 ) controls at the lower end of the nozzle housing ( 9 ) are arranged, characterized in that the outer nozzle needle ( 2 ) a control pressure chamber at the head end ( 19 ) for the inner nozzle needle ( 3 ) which by means of a pressure line ( 13 ) with a control valve ( 11 ) is connected that the inner nozzle needle ( 3 ) a pressure piston at the head end ( 20 ), which is caused by the pressure in the control pressure chamber ( 19 ) can be actuated and that the control valve ( 11 ) by specifying the pressure in the control pressure chamber ( 19 ) and depending on the position of the outer nozzle needle ( 2 ) lifting the inner nozzle needle ( 3 ) from a second valve seat ( 17 ) controls. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (11) ausgebildet ist, die innere Düsennadel (3) nur dann von dem zweiten Ventilsitz (17) abzuheben, wenn die äußere Düsennadel (2) von einem ersten Ventilsitz (16) bereits abgehoben hat.Arrangement according to claim 1, characterized in that the control valve ( 11 ) is formed, the inner nozzle needle ( 3 ) only from the second valve seat ( 17 ) when the outer nozzle needle ( 2 ) from a first valve seat ( 16 ) has already taken off. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Düsennadel (3) eine weitere Druckfläche (15) aufweist, die unterhalb des ersten Ventilsitzes (16) für die äußere Düsennadel (2) angeordnet ist.Arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that the inner nozzle needle ( 3 ) another printing area ( 15 ) which is below the first valve seat ( 16 ) for the outer nozzle needle ( 2 ) is arranged. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Kopfende der inneren Düsennadel (3) eine Druckfeder (4) angeordnet ist, die die innere Düsen nadel (3) im nicht angesteuerten Zustand gegen den zweiten Ventilsitz (17) presst und dabei die Spritzlöcher der zweiten Spritzlochreihe (7) verschließt.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that at the head end of the inner nozzle needle ( 3 ) a compression spring ( 4 ) is arranged, which needle the inner nozzle ( 3 ) in the non-activated state against the second valve seat ( 17 ) and presses the spray holes of the second spray hole row ( 7 ) closes. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (11) ausgebildet ist, durch Druckabbau in dem Steuerdruckraum (19) die innere Düsennadel (3) von dem zweiten Ventilsitz (17) abzuheben.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the control valve ( 11 ) is formed by reducing the pressure in the control pressure chamber ( 19 ) the inner nozzle needle ( 3 ) from the second valve seat ( 17 ) take off. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (11) ein 2/2-Wege-Ventil ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the control valve ( 11 ) is a 2/2-way valve. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (11) schnellschaltend ausgebildet ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the control valve ( 11 ) is designed to switch quickly. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventils (11) außerhalb des Injektors (21) angeordnet ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the control valve ( 11 ) outside the injector ( 21 ) arranged is not. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Druckleitung (13) für Kraftstoff, mit der ein Tank (12), eine Druckpumpe (10), der Injektor (21), der Steuerdruckraum (19) der äußeren Düsennadel (2), das Steuerventil (11) und der Tank (12) seriell verbunden sind.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized by a pressure line ( 13 ) for fuel with which a tank ( 12 ), a pressure pump ( 10 ), the injector ( 21 ), the control pressure chamber ( 19 ) the outer nozzle needle ( 2 ), the control valve ( 11 ) and the tank ( 12 ) are connected in series. Injektor mit einer Registerdüse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Düsennadel (2) zum Abheben von dem ersten Ventilsitz (16) eine erste Druckstufe (5,5a) und die innere Düsennadel (3) zum Abheben von dem zweiten Ventilsitz (17) eine weitere Druckstufe (15) aufweisen und dass die weitere Druckstufe (15) im unteren Teil des Düsengehäuses (9) unterhalb des ersten Ventilsitzes (16) der äußeren Düsennadel (2) angeordnet ist.Injector with a register nozzle ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the outer nozzle needle ( 2 ) to lift off the first valve seat ( 16 ) a first pressure stage ( 5 . 5a ) and the inner nozzle needle ( 3 ) to lift off the second valve seat ( 17 ) another pressure stage ( 15 ) and that the further pressure stage ( 15 ) in the lower part of the nozzle housing ( 9 ) below the first valve seat ( 16 ) the outer nozzle needle ( 2 ) is arranged. Injektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Düsennadel (3) an ihrem Kopfende als Druckkolben (20) ausgebildet ist, der in einem Steuerdruckraum (19) angeordnet ist.Injector according to claim 10, characterized in that the inner nozzle needle ( 3 ) at the head end as a pressure piston ( 20 ) is formed, which in a control pressure chamber ( 19 ) is arranged. Injektor nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Druckkolbens (20) eine Druckfeder (4) angeordnet ist.Injector according to one of claims 10 or 11, characterized in that above the pressure piston ( 20 ) a compression spring ( 4 ) is arranged.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010037187A1 (en) * 2010-08-26 2012-03-01 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Internal combustion engine, particularly spark-ignited internal combustion engine, has cylinder head, multiple cylinders and intake system having air distributor

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DE102010037187A1 (en) * 2010-08-26 2012-03-01 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Internal combustion engine, particularly spark-ignited internal combustion engine, has cylinder head, multiple cylinders and intake system having air distributor

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