DE10040738A1 - Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer als Doppelnadeldüse ausgeführten Einspritzdüse - Google Patents
Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer als Doppelnadeldüse ausgeführten EinspritzdüseInfo
- Publication number
- DE10040738A1 DE10040738A1 DE10040738A DE10040738A DE10040738A1 DE 10040738 A1 DE10040738 A1 DE 10040738A1 DE 10040738 A DE10040738 A DE 10040738A DE 10040738 A DE10040738 A DE 10040738A DE 10040738 A1 DE10040738 A1 DE 10040738A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- nozzle
- injection
- needle
- injection device
- pressure
- 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.)
- Granted
Links
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims abstract description 166
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims abstract description 166
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 9
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 title abstract 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 16
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 6
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
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
- 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
- F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the 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
- 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
- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/21—Fuel-injection apparatus with piezoelectric or magnetostrictive elements
-
- 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
- F02M2200/44—Valves, e.g. injectors, with valve bodies arranged side-by-side
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer als Doppelnadeldüse ausgeführten Einspritzdüse (1; 101; 201) zur Realisierung unterschiedlicher Einspritzquerschnitte für den Teillastbetrieb und den Volllastbetrieb, mit einer mit ersten Einspritzöffnungen (4; 104; 204) zusammenwirkenden ersten Düsennadel (2; 102; 202) und einer mit zweiten Einspritzöffnungen (5; 105; 205) zusammenwirkenden zweiten Düsennadel (3; 103; 203), wobei die erste und die zweite Düsennadel (2, 3; 102, 103; 202, 203) im Teillastbetrieb unabhängig voneinander und alternativ geöffnet werden können. Um die Verkokungsgefahr zu vermindern, ist vorgesehen, dass im Teillastbetrieb die erste und die zweite Düsennadel (2, 3; 102, 103; 202, 203) abwechselnd und im Volllastbetrieb beide Düsennadeln (2, 3; 102, 103; 202, 203) gleichzeitig betätigbar sind.
Description
Die Erfindung betrifft eine Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit
einer als Doppelnadeldüse ausgeführten Einspritzdüse zur Realisierung unter
schiedlicher Einspritzquerschnitte für den Teillastbetrieb und den Volllastbetrieb,
mit einer mit ersten Einspritzöffnungen zusammenwirkenden ersten Düsennadel
und einer mit zweiten Einspritzöffnungen zusammenwirkenden zweiten Düsenna
del, wobei die erste und die zweite Düsennadel im Teillastbetrieb unabhängig
voneinander und alternativ geöffnet werden können.
Es ist bekannt, bei Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselbrennkraftmaschi
nen mit einem nockengetriebenen Einspritzsystem, Einspritzdüsen als Doppelna
deldüsen oder als Düsen mit variablem Spritzlochquerschnitt zur Erzielung einer
Teillast- und Volllasteinspritzung mit verschiedenen Einspritzmengen auszufüh
ren. Eine derartige Einspritzsystemkonfiguration hat gegenüber einem standard
mäßigem, nockengetriebenen Einspritzsystem mit einer Düse mit konstantem
Einspritzbohrungsquerschnitt bzw. Lochanzahl, bei der mit der Einspritzmenge
die Einspritzdruckcharakteristik bei konstanter Motordrehzahl zunimmt, den Vor
teil, dass der Spritzlochquerschnitt bzw. die Spritzlochanzahl für Teillast und Voll
last optimal ausgelegt werden kann. Dabei wird in Abhängigkeit der Einspritz
menge ein Funktionsbereich für die Teillastdüse und ein Bereich für die Volllast
düse definiert. Dadurch, dass die Teillastdüse einen deutlich kleineren Spritzloch
querschnitt als die Volllastdüse hat, kann im Teillastbetrieb die eingespritzte
Menge pro Zeiteinheit verringert und vor allem der Einspritzdruck erhöht werden.
Die Verringerung des Durchflusses und Erhöhung des Einspritzdruckes bei Teil
last wirken sich vorteilhaft auf die Emissionen aus, vor allem können die Rauch
emissionen wesentlich gegenüber einem Einspritzsystem mit auf Volllast ausge
legtem Spritzlochquerschnitt reduziert werden. Bei Einspritzeinrichtungen mit
zwei Düsennadeln wird zum Beispiel im Teillastbetrieb eine der beiden Düsenna
deln geschlossen gehalten und erst im Volllastbetrieb geöffnet. Wird die Brenn
kraftmaschine zu lange im Teillastbetrieb betrieben, so besteht die Gefahr, dass
durch Nichtbetätigen der nur bei Volllast geöffnete Düsennadel die dazugehöri
gen Einspritzöffnungen verkoken können.
Aus der DE 41 15 477 A ist eine Einspritzeinrichtung bekannt, bei der beide Dü
sennadeln jeweils mit Kolben verbunden sind, die jeweils in einem Zylinderraum
beweglich angeordnet sind. Über ein zwei Stellungen aufweisendes Schaltorgan
wird jeweils einer dieser Zylinderräume mit Einspritzdruck beaufschlagt, wobei
der andere Zylinderraum mit einem Leckölanschluss verbunden ist. Dadurch
können beide Düsennadeln alternativ angesteuert werden. Bei jedem Einspritz
vorgang ist dabei jeweils nur eine Düsennadel aktiv, wogegen die zweite Düsen
nadel in ihrer geschlossenen Stellung verbleibt. Jede dieser Düsennadeln wird
somit nur in einem bestimmten Motorbetriebsbereich, also die eine Düsennadel
bei Teillast und die andere Düsennadel bei Volllast, geöffnet. Auch hier ergibt
sich der Nachteil, dass bei konstantem Motorbetrieb die zugehörigen Einspritzöff
nungen der nicht betätigten Düsennadel leicht verkoken können.
Die Veröffentlichungen DE 41 15 478 C2, CH 623 114 A5 und EP 0 028 288 A1
beschreiben jeweils eine Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine, welche zwei
nebeneinander angeordnete Düsennadeln aufweist, die alternativ betätigbar sind.
Über jede Düsennadel wird jeweils eine Gruppe von Einspritzöffnungen ange
steuert, wobei eine Gruppe der Einspritzöffnungen für den Teillastbereich vorge
sehen ist. Die eine Düsennadel wird somit bei Teillast betätigt. Bei Volllast wir die
andere Düsennadel bzw. beide Düsennadeln aktiviert. Um die Verkokungsgefahr
zu vermindern, wird in der DE 41 15 478 C2 eine Kühlung der nicht betätigten
Düsennadel vorgeschlagen.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Einspritzeinrichtung der eingangs genann
ten Art auf möglichst einfache Weise die Verkokungsgefahr zu verhindern.
Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, dass im Teillastbetrieb die erste und die
zweite Düsennadel abwechselnd betätigbar sind, wobei der Wechsel jeweils nach
einer vorbestimmten Zahl an Einspritzungen, vorzugsweise nach jeder Einsprit
zung erfolgt, und dass im Volllastbetrieb beide Düsennadeln gleichzeitig betätig
bar sind. Dadurch, dass bei Teillastbetrieb die beiden Düsennadeln abwechselnd
betätigt werden, kann die Verkokungsgefahr praktisch ausgeschaltet werden. Der
Wechsel zwischen den Düsennadeln kann nach jeder Einspritzung, oder nach 2,
5, 10 etc. Einspritzungen erfolgen. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die
ersten und zweiten Einspritzöffnungen auf den gleichen Durchfluss, und zwar auf
den halben Volllastdurchfluss ausgelegt sind. Die ersten und zweiten Einspritzöff
nungen sowie die ersten und zweiten Einspritznadeln sind somit gleichwertig, so
dass jede für sich auf die Teillasteinspritzung ausgelegt ist. Bei Volllast werden
beide Düsennadeln geöffnet, so dass sich die Querschnitte der ersten und der
zweiten Einspritzöffnungen aufsummieren.
In einer fertigungstechnisch einfachen Ausführungsvariante der vorliegenden Er
findung ist vorgesehen, dass die beiden Düsennadeln parallel nebeneinander an
geordnet und die Düsennadelachsen voneinander beabstandet sind. Parallel ne
beneinander angeordnete Düsennadeln haben gegenüber koaxial ineinander an
geordneten Düsennadeln den Vorteil, dass keine Doppelpassungen im Sitzbereich
der Düsennadeln erforderlich sind. Besonders platzsparend ist es dabei, wenn
eine einzige Schließfeder über einen Kippteil auf beide Düsennadeln einwirkt.
Durch den Kippteil wird eine vom Nadelhub der beiden Düsennadeln weitgehend
unabhängige gleichmäßige Aufteilung der Kräfte zufolge der Schließfeder auf die
Düsennadel bewirkt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwischen Kippteil und der
Düsennadel jeweils ein vorzugsweise zylindrischer Wälzkörper angeordnet ist.
Dadurch kann bei Schrägstellung des Kippteiles infolge asymmetrischer Betäti
gung der Düsennadeln ein Einleiten von Seitenkräften in die Düsennadeln weit
gehend vermieden werden. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Standzeit der Dü
sennadelführung aus.
Während bei Teillast die beiden Düsennadeln abwechselnd betätigt werden, wer
den bei Volllast beide Düsennadeln gleichzeitig bewegt. Um ein Aufeinandertref
fen der sich kreuzenden Einspritzstrahlen der Einspritzöffnungen unterschiedli
cher Düsennadeln bei Volllast zu vermeiden, ist in weiterer Ausführung vorgese
hen, dass die Mündungen der Einspritzöffnungen der ersten Düsennadel und die
Mündungen der Einspritzöffnungen der zweiten Düsennadeln in voneinander
beabstandeten Normalebenen auf die Düsennadelachsen angeordnet sind.
In einer sehr platzsparenden und kompakten Ausführungsvariante ist vorgese
hen, dass zumindest eine der beiden Düsennadeln axial geteilt ausgeführt ist und
die beiden Teile im Bereich einer etwa normal auf die Düsenachse ausgebildeten
Teilungsebene zueinander gerichtete Druckangriffsflächen ausbilden, welche ei
nen Druckraum begrenzen, in welchen eine Druckleitung einmündet. Auf dem
der Düsenkuppe abgewendeten Teil der Düsennadel wirkt dabei jeweils in
Schließrichtung der Düsennadel eine Schließfeder ein. Vorzugsweise ist dabei
vorgesehen, dass zumindest eine der beiden zueinander gerichteten Druckan
griffsflächen eine Bombierung oder kegelige Fläche aufweist. Wird der Druckraum
über die Druckleitung mit Druck beaufschlagt, so wird der durch die Schließfeder
vorgespannte Teil der Düsennadel angehoben und der düsenkuppenseitige Teil
der Düsennadel gegen den Nadelsitz gepresst. Entscheidend ist, dass die wirk
same Druckangriffsfläche im Bereich der Teilungsebene größer ist als jene im
Nadelsitzbereich bei geschlossener Nadel.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgese
hen, dass sowohl die erste Düsennadel, als auch die zweite Düsennadel axial ge
teilt ausgeführt ist, wobei im Bereich der ersten bzw. zweiten Teilungsebene je
weils ein erster bzw. zweiter Druckraum angeordnet ist, in welchem eine erste
bzw. zweite Druckleitung einmündet. Somit kann jede dieser Nadel unabhängig
von der anderen geschlossen gehalten werden. Bei einer Einspritzeinrichtung mit
zwei zueinander konzentrisch angeordneten Düsennadeln, wobei die erste Dü
sennadel innerhalb einer als Hohlnadel ausgeführten zweiten Düsennadel ver
schiebbar angeordnet ist, ist es besonders vorteilhaft, wenn die beiden Teilungs
ebenen in Richtung der Düsennadelachse voneinander beabstandet sind.
Um die beiden Düsennadeln abwechselnd betätigen zu können, ist in weiterer
Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass die erste und die zweite Druckleitung
von einem als 3/3-Wege Ventil ausgebildeten Steuerventil ausgehen, welches mit
einer Hochdruckleitung verbunden ist, wobei in einer ersten Schaltstellung die
Strömungsverbindung zwischen der ersten Druckleitung und der Hochdrucklei
tung geöffnet und zwischen der zweiten Druckleitung und der Hochdruckleitung
geschlossen, in der zweiten Schaltstellung die Strömungsverbindung zwischen
der ersten Druckleitung und der Hochdruckleitung geschlossen und zwischen der
zweiten Druckleitung und der Hochdruckleitung geöffnet ist, und wobei in der
dritten Schaltstellung die Strömungsverbindungen sowohl der ersten als auch der
zweiten Druckleitung mit der Hochdruckleitung unterbrochen sind. Das Steuer
ventil wird dabei zweckmäßigerweise zweispulig ausgeführt, wobei jede Spule auf
einen als Steuerschieber ausgebildeten Anker einwirkt. Der Steuerschieber kann
neben den zwei Endlagen auch eine Mittelstellung einnehmen. Besonders platz
sparend ist es dabei, wenn die Bewegungsachse des Steuerschiebers etwa nor
mal zur Injektorachse ausgebildet ist.
In einer äußerst bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass pro
Düsennadel eine Einspritzleitung in einen die Düsennadel umgebenden Ringraum
einmündet, und dass in jeder Einspritzleitung ein Steuerventil angeordnet ist,
über welches der Durchfluss durch die jeweilige Einspritzleitung steuerbar ist.
Das Steuerventil weist dabei zwei stabile Schaltstellungen, nämlich eine Schließ
stellung und eine Öffnungsstellung auf und kann als Magnetventil oder als piezo
elektrisches Ventil ausgeführt sein.
Da sich das Steuerventil direkt in der Einspritzleitung zur Düsennadel befinden,
werden die Düsennadeln direkt von den Steuerventilen angesteuert. Die Steuer
ventile sind somit Vollstromventile. Dadurch ergeben sich nur geringe Todvolu
mina, weshalb bei Teillast hohe Einspritzdrücke realisiert werden können.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Steuerventil eine Ventilnadel aufweist,
welche durch den Kraftstoffdruck in der Einspritzleitung von einem Ventilsitz ab
hebbar und in die Öffnungsstellung bringbar ist, wobei vorzugsweise vorgesehen
ist, dass auf die Ventilnadel des Steuerventiles eine vorzugsweise durch eine Fe
der gebildete Schließkraft in Richtung der Schließstellung einwirkt. Die Öffnungs
kraft für die Steuerventile wird durch den Kraftstoffdruck in den Einspritzleitun
gen aufgebracht. Die Schließkraft auf die Ventilnadeln ist so dimensioniert, dass
die Ventilnadel nur im druckentlasteten Zustand der jeweiligen Einspritzleitung,
also zwischen zwei Einspritzungen geschlossen werden kann. Dadurch ergibt sich
eine sehr kompakte und platzsparende Ausführung der Steuerventile, insbeson
dere wenn das Steuerventil im aktivierten, also strombeaufschlagten Zustand
durch eine vorzugsweise elektromagnetisch oder piezoelektrisch erzeugte Halte
kraft in der Schließstellung gehalten werden kann. Die Betätigungseinrichtung,
insbesondere Elektromagnete für das Steuerventil können verhältnismäßig klein
dimensioniert werden, da die Ventilnadel nur in ihrer Schließstellung, unterstützt
durch die in Schließrichtung wirkende Feder, gehalten werden muss. In dieser
Stellung wirkt der Kraftstoffdruck in Öffnungsrichtung nur auf einen relativ klei
nen ringförmigen Absatz der Ventilnadel, so dass die in Öffnungsrichtung wirken
de Kraft verhältnismäßig klein ist. Erst bei Deaktivierung des Steuerventiles kann
die Ventilnadel durch den relativ geringen Öffnungsdruck entgegen der Feder
gehoben werden. Die durch die Feder verursachte Schließkraft muss somit klei
ner sein als die durch den Kraftstoffdruck auf den ringförmigen Absatz der Ven
tilnadel wirkende Öffnungskraft.
Es ist weiters vorgesehen, dass der für das Öffnen des Steuerventiles durch den
Kraftstoff in der Einspritzleitung erforderliche Öffnungsdruck geringer ist als jener
Öffnungsdruck des Kraftstoffes, welcher für das Öffnen der Düsennadel notwen
dig ist. Somit macht das Steuerventil zu einem Zeitpunkt auf, bei dem der Öff
nungsdruck für die Düsennadel noch nicht erreicht ist. Die Öffnungs- bzw. an
fängliche Schließcharakteristik hängt somit im Wesentlichen nur von der Ausle
gung der Düsennadel ab.
Durch die als Vollstromventile ausgeführten Steuerventile kann der Fertigungs
aufwand und die Anzahl der Bauteile der Einspritzeinrichtung, verglichen mit be
kannten anderen Konzepten, sehr gering gehalten werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch die erfindungsgemäße Einspritzeinrichtung in einem
Längsschnitt in einer ersten Ausführungsvariante,
Fig. 2 das Steuerventil dieser Einspritzeinrichtung,
Fig. 3 schematisch die erfindungsgemäße Einspritzeinrichtung in einem
Längsschnitt in einer zweiten Ausführungsvariante,
Fig. 4 diese Einspritzeinrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie IV-IV in
Fig. 3,
Fig. 5 ein Strahlbild dieser Einspritzeinrichtung,
Fig. 6 schematisch die erfindungsgemäße Einspritzeinrichtung in einem
Längsschnitt in einer dritten Ausführungsvariante,
Fig. 7 diese Einspritzeinrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie VII-VII in
Fig. 6 und
Fig. 8 ein Strahlbild dieser Einspritzeinrichtung.
Die in Fig. 1 dargestellte Einspritzeinrichtung weist eine als Doppelnadeldüse
ausgeführte Einspritzdüse 1 mit einer ersten Düsennadel 2 und einer zweiten Dü
sennadel 3 auf, wobei beide Düsennadeln 2, 3 koaxial zueinander ausgeführt
sind. Die erste Düsennadel 2 ist innerhalb der als Hohlnadel ausgeführten zwei
ten Düsennadel 3 verschiebbar angeordnet. Die erste Düsennadel 2 steuert erste
Einspritzöffnungen 4 und die zweite Düsennadel 3 steuert zweite Einspritzöff
nungen 5 an, welche in der Düsenkuppe 6 angeordnet sind. In einem die beiden
Düsennadeln 2, 3 umgebenden Ringraum 7 des Düsenkörpers 8 mündet eine
Einspritzleitung 9 ein, welche dauernd mit einer von einer nicht weiter dargestell
ten Pumpe kommenden Hochdruckleitung 10 in Strömungsverbindung steht.
Die erste Düsennadel 2 wird über eine erste Schließfeder 11, die zweite Düsen
nadel 3 durch eine zweite Schließfeder 12 in Schließrichtung belastet.
Sowohl die erste Düsennadel 2 als auch die zweite Düsennadel 3 ist axial geteilt
ausgeführt und weist jeweils einen düsenkuppenseitigen Teil 2a bzw. 3a und ei
nen schließfederseitigen Teil 2b bzw. 3b auf, auf welchen die erste bzw. zweite
Schließfeder 11, 12 einwirkt. Die beiden Teile 2a, 2b bzw. 3a, 3b der ersten bzw.
zweiten Düsennadel 2, 3 weisen jeweils im Bereich der ersten bzw. zweiten Tei
lungsebene 13 bzw. 14, die im wesentlichen normal auf die Düsennadelachse 15
verläuft, jeweils zueinander gerichtete, bombierte Druckangriffsflächen 16a, 16b
bzw. 17a, 17b auf. Im Bereich der Teilungsebenen 13, 14 sind im Düsenkörper 8
ringförmige Druckräume 18, 19 angeordnet. In den ersten Druckraum 18 mün
det eine erste Druckleitung 20 und in den zweiten Druckraum 19 mündet eine
zweite Druckleitung 21. Zur Druckbeaufschlagung der ersten Druckangriffsflä
chen 16a, 16b der ersten Düsennadel 2 weist die zweite Düsennadel 3 im Bereich
des ersten Druckraumes 18 radiale Verbindungsöffnungen 22 auf.
Die erste und die zweite Druckleitung 20, 21 gehen von einem als 3/3-Wege
Ventil ausgeführtem Steuerventil 23 aus, welches mit der Hochdruckleitung 10
verbunden ist. Das Steuerventil 23 weist zwei Spulen 24, 25 und einen Steuer
schieber 26 auf, auf welchen zwei gleich starke Federn 27, 28 beidseits einwir
ken. Über die Federn 27, 28 wird der Steuerschieber 26 in der in Fig. 2 darge
stellten Mittelstellung gehalten. In dieser Mittelstellung ist die Strömungsverbin
dung zwischen der ersten Druckleitung 20 bzw. der zweiten Druckleitung 21 mit
der Hochdruckleitung 10 unterbrochen. Bei Auslenkung des Steuerschiebers 26
in eine der beiden Endstellungen wird entweder die Verbindung zwischen der
Hochdruckleitung 10 und der ersten Druckleitung 20 oder die Verbindung zwi
schen der Hochdruckleitung 10 und der zweiten Druckleitung 21 freigegeben.
Dadurch kann genügend schnell zwischen den beiden Druckleitungen 20 und 21
umgeschaltet werden. Da der Schaltvorgang jeweils zwischen zwei Einspritzun
gen stattfindet, braucht der Steuerschieber nicht unbedingt als schnellschalten
des Ventil ausgebildet sein. Unabhängig von der Stellung des Steuerschiebers 26
ist die Einspritzleitung 9 stets mit der Hochdruckleitung 10 verbunden.
Die ersten und zweiten Einspritzöffnungen 4, 5 befinden sich jeweils übereinan
der (Galerieanordnung) und sind jeweils für die halbe Vollastmenge, also für den
gleichen Durchfluss ausgelegt. Bei Vollast sind sowohl die ersten als auch die
zweiten Einspritzöffnungen 4, 5 geöffnet. Dabei befindet sich der Steuerschieber
26 des Steuerventils 23 in seiner mittleren Stellung, so dass die Druckleitungen
20 und 21 geschlossen sind. Dadurch werden beide Düsennadeln 2, 3 durch den
auf die Ringflächen 29 und 30 wirkenden Einspritzdruck entgegen der Kraft der
Schließfedern 11 und 12 gehoben. Die zweite Düsennadel 3 weist dafür im Be
reich der Düsenkuppe 6 Übertrittsöffnungen 31 auf, welche einen die zweite Dü
sennadel 3 umgebenden Ringraum 32 mit einem zwischen erster und zweiter
Düsennadel 2, 3 ausgebildeten Ringraum 33 verbinden. Im Vollastbetrieb sind
die Spulen 24, 25 des Steuerventiles 23 deaktiviert, so dass der Steuerschieber
26 durch die Federn 27 und 28 in seiner Mittelstellung gehalten wird. Die Bewe
gungsachse 26' des Steuerschiebers 26 ist dabei platzsparend etwa normal zur
Injektorachse 15 angeordnet.
Im Teillastbetrieb dagegen werden die Spulen 24 und 25 abwechselnd mit Strom
beaufschlagt. Der Wechsel erfolgt nach jeder Einspritzung oder nach einer vorde
finierten Anzahl an Einspritzungen. Dadurch wird der Steuerschieber 26 abwech
selnd entgegen der Kraft der Federn 27, 28 in seine beiden Endstellungen gezo
gen. In einer Endstellung wird die Strömungsverbindung zwischen der Hoch
druckleitung 10 und der ersten Druckleitung 20 freigegeben, die zweite Drucklei
tung 21 bleibt geschlossen. Der Druckraum 18 wird somit über die Druckleitung
20 mit Druck beaufschlagt. Da die mit dem Druckraum 18 über die Öffnungen 22
strömungsverbundenen Druckangriffsflächen 16a, 16b der beiden Teile 2a, 2b
der ersten Düsennadel 2 größer sind als die in Öffnungsrichtung wirkende Ring
fläche 29 der ersten Düsennadel 2, ergibt sich eine Resultierende, welche in
Schließrichtung auf die Düsennadel 2 wirkt. Gleichzeitig wirkt auf den der Düsen
kuppe 6 abgewandten Teil 2b eine Kraft entgegen der Schließkraft der Schließfe
der 11, welche den Teil 2b in Fig. 1 nach oben drückt. Die erste Düsennadel 2
wird somit geschlossen gehalten, während die zweite Düsennadel 3 entgegen der
Kraft der Schließfeder 12 durch den Einspritzdruck geöffnet wird.
Bei Umschalten des Steuerventils 23 wird die erste Druckleitung 20 geschlossen
und die zweite Druckleitung 21 mit der Hochdruckleitung 10 verbunden. Dabei
wird der zweite Druckraum 19 in analoger Weise mit Druck beaufschlagt. Da die
Druckangriffsfläche 17a des Teiles 3a der zweiten Düsennadel 3 größer ist als die
in Öffnungsrichtung wirkende Ringfläche 30, wird die zweite Düsennadel 3 ge
schlossen gehalten. Der auf die Druckangriffsfläche 17b wirkende Druck lenkt
den der Spitzenkuppe 6 abgewendeten Teil 3b der zweiten Düsennadel 3 entge
gen der Kraft der Schließfeder 12 in Fig. 1 nach oben aus. Es kann somit nur die
erste Düsennadel 2 durch den Einspritzdruck geöffnet werden.
Durch fortwährendes Umschalten des Steuerventiles 23 zwischen zwei aufeinan
derfolgenden Einspritzvorgängen werden im Teillastbetrieb die Düsennadeln 2, 3
abwechselnd betätigt, so dass längere Stillstandszeiten von nicht betätigten Dü
sennadeln 2, 3 während des Betriebes und somit die Verkokung der entspre
chenden Einspritzöffnungen 4, 5 wirksam vermieden wird.
Die in Fig. 3 gezeigte Einspritzeinrichtung weist eine als Doppelnadeldüse ausge
führte Einspritzdüse 101 mit einer ersten Düsennadel 102 und einer zweiten Dü
sennadel 103 auf, wobei beide Düsennadeln 102, 103 nebeneinander parallel
angeordnet sind. Die Düsennadelachsen 102', 103' sind voneinander beabstan
det. Die erste Düsennadel 102 steuert erste Einspritzöffnungen 104 und die zwei
te Düsennadel 103 steuert zweite Einspritzöffnungen 105 an, welche jeweils in
einer Düsenkuppe 106a, 106b angeordnet sind. In einem die beiden Düsenna
deln 102, 103 jeweils umgebenden Ringraum 107a, 107b des Düsenkörpers 108
mündet eine Einspritzleitung 109 ein, welche dauernd mit einer von einer nicht
weiter dargestellten Pumpe kommenden Hochdruckleitung 110 in Strömungsver
bindung steht.
Die erste Düsennadel 102 als auch die zweite Düsennadel 103 wird durch eine
gemeinsame Schließfeder 111 in Schließrichtung belastet.
Sowohl die erste Düsennadel 102 als auch die zweite Düsennadel 103 ist axial
geteilt ausgeführt und weist jeweils einen düsenkuppenseitigen Teil 102a bzw.
103a und einen schließfederseitigen Teil 102b bzw. 103b auf, auf welchen die
gemeinsame Schließfeder 111 einwirkt. Die beiden Teile 102a, 102b bzw. 103a,
103b der ersten bzw. zweiten Düsennadel 102, 103 weisen jeweils im Bereich
der ersten bzw. zweiten Teilungsebene 113 bzw. 114, die im wesentlichen nor
mal auf die Düsennadelachsen 102', 103' verläuft, jeweils zueinander gerichtete,
teilweise bombierte oder kegelsegmentförmige Druckangriffsflächen 116a, 116b
bzw. 117a, 117b auf. Im Bereich der Teilungsebenen 113, 114 sind im Düsen
körper 108 Druckräume 118, 119 angeordnet. In den ersten Druckraum 118
mündet eine erste Druckleitung 120 und in den zweiten Druckraum 119 mündet
eine zweite Druckleitung 121.
Die erste und die zweite Druckleitung 120, 121 gehen von einem als 3/3-Wege
Ventil ausgeführtem Steuerventil 123 aus, welches mit der Hochdruckleitung 110
verbunden ist. Das Steuerventil 123 weist zwei Spulen 124, 125 und einen Steu
erschieber 126 auf, auf welchen zwei gleich starke Federn 127, 128 beidseits
einwirken. An Stelle durch Spulen 124, 125 kann die Auslenkung des Steuer
schiebers 126 aber auch hydraulikgesteuert, beispielsweise nach dem Servoprin
zip, oder auch pneumatisch erfolgen. Über die Federn 127, 128 wird der Steuer
schieber 126 in der in Fig. 1 dargestellten Mittelstellung gehalten. In dieser Mit
telstellung ist die Strömungsverbindung zwischen der ersten Druckleitung 120
bzw. der zweiten Druckleitung 121 mit der Hochdruckleitung 110 unterbrochen.
Bei Auslenkung des Steuerschiebers 126 in eine der beiden Endstellungen wird
entweder die Verbindung zwischen der Hochdruckleitung 110 und der ersten
Druckleitung 120 oder die Verbindung zwischen der Hochdruckleitung 110 und
der zweiten Druckleitung 121 freigegeben. Dadurch kann genügend schnell zwi
schen den beiden Druckleitungen 120 und 121 umgeschaltet werden. Da der
Schaltvorgang jeweils zwischen zwei Einspritzungen stattfindet, braucht der
Steuerschieber 126 nicht unbedingt als schnellstschaltendes Ventil ausgebildet
sein. Unabhängig von der Stellung des Steuerschiebers 126 ist die Einspritzlei
tung 109 stets mit der Hochdruckleitung 110 verbunden.
Die ersten und zweiten Einspritzöffnungen 104, 105 und sind jeweils für die hal
be Volllastmenge, also für den gleichen Durchfluss ausgelegt. Bei Volllast sind
sowohl die ersten als auch die zweiten Einspritzöffnungen 104, 105 geöffnet. Da
bei befindet sich der Steuerschieber 126 des Steuerventils 123 in seiner mittle
ren Stellung, so dass die Druckleitungen 120 und 121 geschlossen sind. Dadurch
werden beide Düsennadeln 102, 103 durch den auf die Ringflächen 129 und 130
wirkenden Einspritzdruck entgegen der Kraft der Schließfeder 111 gehoben. Im
Volllastbetrieb sind die Spulen 124, 125 des Steuerventiles 123 deaktiviert, so
dass der Steuerschieber 126 durch die Federn 127 und 128 in seiner Mittelstel
lung gehalten wird. Die Bewegungsachse 126' des Steuerschiebers 126 ist dabei
platzsparend etwa normal zu den Düsennadelachsen 102', 103' angeordnet.
Im Teillastbetrieb dagegen werden die Spulen 124 und 125 abwechselnd mit
Strom beaufschlagt. Der Wechsel erfolgt nach jeder Einspritzung oder nach einer
vordefinierten Anzahl an Einspritzungen. Dadurch wird der Steuerschieber 126
abwechselnd entgegen der Kraft der Federn 127, 128 in seine beiden Endstellun
gen gezogen. In einer Endstellung wird die Strömungsverbindung zwischen der
Hochdruckleitung 110 und der ersten Druckleitung 120 freigegeben, die zweite
Druckleitung 121 bleibt geschlossen. Der Druckraum 118 wird somit über die
Druckleitung 120 mit Druck beaufschlagt. Da die mit dem Druckraum 118 strö
mungsverbundenen Druckangriffsflächen 116a, 116b der beiden Teile 102a,
102b der ersten Düsennadel 102 größer sind als die in Öffnungsrichtung wirken
de Ringfläche 129 der ersten Düsennadel 102, ergibt sich eine Resultierende,
welche in Schließrichtung auf die Düsennadel 102 wirkt. Gleichzeitig wirkt auf
den der Düsenkuppe 106 abgewandten Teil 102b eine Kraft entgegen der
Schließkraft der Schließfeder 111, welche den Teil 102b in Fig. 1 nach oben
drückt. Die erste Düsennadel 102 wird somit geschlossen gehalten, während die
zweite Düsennadel 103 entgegen der Kraft der Schließfeder 111 durch den Ein
spritzdruck geöffnet wird.
Bei Umschalten des Steuerventils 123 wird die erste Druckleitung 120 geschlos
sen und die zweite Druckleitung 121 mit der Hochdruckleitung 110 verbunden.
Dabei wird der zweite Druckraum 119 in analoger Weise mit Druck beaufschlagt.
Da die Druckangriffsfläche 117a des Teiles 103 der zweiten Düsennadel 103 grö
ßer ist als die in Öffnungsrichtung wirkende Ringfläche 130, wird die zweite Dü
sennadel 103 geschlossen gehalten. Der auf die Druckangriffsfläche 117b wir
kende Druck lenkt den der Spitzenkuppe 106b abgewendeten Teil 103b der zwei
ten Düsennadel 103 entgegen der Kraft der Schließfeder 111 in Fig. 1 nach oben
aus. Es kann somit nur die erste Düsennadel 102 durch den Einspritzdruck geöff
net werden.
Durch fortwährendes Umschalten des Steuerventiles 123 zwischen zwei aufein
anderfolgenden Einspritzvorgängen werden im Teillastbetrieb die Düsennadeln
102, 103 abwechselnd betätigt, so dass längere Stillstandszeiten von nicht betä
tigten Düsennadeln 102, 103 während des Betriebes und somit die Verkokung
der entsprechenden Einspritzöffnungen 104, 105 wirksam vermieden wird.
Die Mündungen 104' der Einspritzöffnungen 104 in den Brennraum der ersten
Düsenkuppe 106a und die Mündungen 105' der Einspritzöffnungen 105 der zwei
ten Düsenkuppe 106b sind jeweils in voneinander beabstandeten Normalebenen
104a bzw. 105a auf die Düsennadelachsen 102', 103' angeordnet. Der Abstand
zwischen den Normalebenen 104a, 105a ist mit a bezeichnet. Dieser Abstand
bewirkt, dass sich die Strahlen der ersten und zweiten Einspritzöffnungen 104,
105 bei Volllast nicht gegenseitig behindern, also nicht aufeinandertreffen. Vor
teilhafterweise sind beide Düsenkuppen 106a, 106b mit der gleichen Lochanzahl,
vorzugsweise 3, ausgeführt, wodurch sich das in Fig. 3 abgebildete Strahlenbild
ergibt.
Die Schließfeder 111 wirkt über den Kippteil 111a auf beide Düsennadeln 102,
103, und zwar auf die oberen Teile 102b und 103b der Düsennadeln. Dadurch
wird auch bei unterschiedlichen Nadelhüben der beiden Düsennadeln 102, 103
eine gleichmäßige Kraftverteilung zufolge der Schließfeder 111 bewirkt. Um zu
vermeiden, dass bei Schwenkbewegungen des Kippteiles 111a Querkräfte in die
Teile 102b, 103b geleitet werden, welche die Nadelführungen 102b' und 103b'
beschädigen könnten, sind zwischen dem Kippteil 111a und dem Teil 102b bzw.
103b jeweils zylindrische Wälzkörper 140 bzw. 141 angeordnet. Im Vergleich zu
kugelförmigen Walzkörpern haben die zylindrischen Wälzkörper 140, 141 den
Vorteil, dass die Kräfte durch Linienkontakt und nicht durch Punktkontakt über
tragen werden.
Die Einspritzeinrichtung in der aus Fig. 6 ersichtlichen Ausführung weist eine als
Doppelnadeldüse ausgeführte Einspritzdüse 201 mit einer ersten Düsennadel 202
und einer zweiten Düsennadel 203 auf, wobei beide Düsennadeln 202, 203 ne
beneinander parallel angeordnet sind. Die Düsennadelachsen 202', 203' sind
voneinander beabstandet. Die erste Düsennadel 202 steuert erste Einspritzöff
nungen 204 und die zweite Düsennadel 203 steuert zweite Einspritzöffnungen
205 an, welche jeweils in einer Düsenkuppe 206a, 206b angeordnet sind. In je
den der beiden Düsennadeln 202, 203 jeweils umgebenden Ringraum 207a,
207b des Düsenkörpers 208 mündet jeweils eine Einspritzleitung 209a, 209b ein,
welche über je ein Steuerventil 223a, 223b mit einer von einer nicht weiter dar
gestellten Pumpe kommenden Hochdruckleitung 210, 210a, 210b in Strömungs
verbindung steht.
Die erste Düsennadel 202 als auch die zweite Düsennadel 203 wird durch eine
gemeinsame Schließfeder 211 in Schließrichtung belastet.
In jeder der beiden Einspritzleitungen 209a, 209b ist jeweils ein Steuerventil
223a, 223b angeordnet, über welches die Einspritzleitung 209a, 209b mit der
Hochdruckleitung 210, 210a, 210b strömungsverbunden ist. Jedes Steuerventil
223a, 223b weist eine Ventilnadel 226a, 226b auf, welche in der Schließstellung
des Steuerventiles 223a, 223b auf einem Ventilsitz 231a, 231b aufliegt. Jede Dü
sennadel 210a, 210b ist von einem Ringraum 232a, 232b umgeben, in welchen
eine Hochdruckleitung 210a, 210b einmündet. Die Hochdruckleitungen 210a,
210b gehen von der gemeinsamen Hochdruckleitung 210 aus. Im Bereich des
Ringraumes 232a, 232b weist jede Ventilnadel 226a, 226b eine durch einen Ab
satz gebildete ringförmige Druckangriffsfläche 233a, 233b für den über die Hoch
druckleitung 210a, 210b in den Ringraum 232a, 232b zugeführten Kraftstoff auf,
wodurch bei Druckbeaufschlagung der Hochdruckleitung 210 eine hydraulisch
bewirkte Öffnungskraft auf die Ventilnadeln 226a, 226b einwirkt.
Die Steuerventile 223a, 223b sind im Ausführungsbeispiel als Magnetventile aus
geführt. Genauso ist es denkbar, als Steuerventile 223a, 223b piezoelektrische
Ventile zu verwenden.
Mit Bezugszeichen 234a und 234b sind fest mit den Ventilnadeln 226a und 226b
verbundene Anker bezeichnet, welche bei Strombeaufschlagung der Spulen
224a, 224b entgegen der Öffnungsrichtung angezogen werden, wodurch auf die
Ventilnadel 226a, 226b eine in Schließrichtung wirkende Haltekraft einwirkt, wel
che die Ventilnadeln 226a, 226b auf ihren Ventilsitz 231a, 231b drückt. Die Hal
tekraft muss dabei mindestens so groß sein, dass die Ventilnadel 226a, 226b
nicht durch die Öffnungskraft zufolge des Kraftstoffdruckes in der Hochdrucklei
tung 210 vom Ventilsitz 231a, 231b angehoben werden kann.
Auf jede der Ventilnadeln 226a, 226b wirkt weiters eine durch eine Feder 227a,
227b gebildete geringe Schließkraft entgegen der Öffnungsrichtung ein, welche
die Ventilnadel 226a, 226b bei Druckentlastung der Hochdruckleitungen 210,
210a, 210b auch bei stromloser Spule 224a, 224b in die Schließstellung bewegt.
Da im drucklosen Zustand keine wesentlichen Öffnungskräfte entgegenwirken,
können die Federn 127a, 127b relativ klein dimensioniert und auf einen
bestimmten Öffnungsdruck ausgelegt sein. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der not
wendige Öffnungsdruck durch den Kraftstoff für das deaktivierte Steuerventil
223a, 223b geringer ist als der Öffnungsdruck für die Düsennadel 202, 203.
Die beiden Steuerventile 223a und 223b sind vorteilhafterweise gleich dimensio
niert. Die Spulen 224a, 224b der Steuerventile 223a, 223b werden nur im Zeit
bereich des Einspritzvorganges mit Strom beaufschlagt. Die Ventilnadel 226a,
226b der mit Strom beaufschlagten Spule 224a, 224b wird auf ihrem Ventilsitz
231a, 231b gehalten. Wenn eine der beiden Spulen 224a, 224b stromlos ist oder
stromlos geschalten wird, kann der Kraftstoffdruck im Ringraum 232a, 232b die
jeweilige Ventilnadel 226a, 226b abheben und somit eine Strömungsverbindung
zwischen der Einspritzleitung 209a, 209b und der Hochdruckleitung 210 herstel
len, wodurch im Ringraum 207a, 207b der jeweiligen Düsennadel 202, 203 der
Einspritzdruck herrscht und auf die Ringflächen 229, 230 in Öffnungsrichtung der
Düsennadel 202, 203 entgegen der Kraft der Schließfeder 211 einwirkt und die
jeweilige Düsennadel 202, 203 öffnet und somit die Einspritzung durch die Ein
spritzöffnungen 204 oder 205 einleitet.
Werden die Spulen 224a, 224b beider Steuerventile 223a, 223b stromlos ge
schalten, kann die Einspritzung über beide Düsennadeln 202, 203 sowohl durch
die ersten Einspritzöffnungen 204, als auch durch die zweiten Einspritzöffnungen
205 erfolgen. Dies ist beispielsweise im Volllastbetrieb sinnvoll. Bei Volllast wer
den somit sowohl die ersten, als auch die zweiten Einspritzöffnungen 204, 205
gleichzeitig geöffnet. Durch die Deaktivierung der Spulen 224a, 224b können die
Ventilnadeln 226a, 226b der Steuerventile 223a, 223b gleichzeitig in ihre Öff
nungsstellung gehoben werden, so dass die Einspritzleitungen 209a, 209b mit
der Hochdruckleitung 210 strömungsverbunden sind. Dadurch werden beide Dü
sennadeln 202, 203 durch den auf die Ringflächen 229 und 230 wirkenden Ein
spritzdruck entgegen der Kraft der Schließfeder 211 angehoben.
Im Teillastbetrieb dagegen werden die Spulen 224a und 224b der Steuerventile
223a, 223b abwechselnd mit Strom beaufschlagt. Der Wechsel erfolgt nach jeder
Einspritzung oder nach einer vordefinierten Anzahl an Einspritzungen. Dadurch
werden die Ventilnadeln 226a, 226b abwechselnd in ihrer Schließstellung gehal
ten bzw. - bei Deaktivierung des jeweiligen Steuerventiles 223a, 223b - durch
Kraftstoffdruck in die Öffnungsstellung gehoben. Dadurch wird der Ringraum
207a, 207b der Düsennadel 202, 203 des jeweils deaktivierten Steuerventiles
223a, 223b mit der Hochdruckleitung 210 strömungsverbunden, wodurch die
jeweilige Düsennadel 202, 203 durch den Kraftstoffdruck geöffnet wird. Die Dü
sennadel 203, 202 des aktivierten Steuerventiles 223b, 223a bleibt dagegen ge
schlossen, da die entsprechende Ventilnadel 226b, 226a durch die elektromagne
tische Haltekraft auf ihren Ventilsitz 231b, 231a gedrückt und somit die Strö
mungsverbindung mit der Hochdruckleitung 210 unterbrochen bleibt.
Durch fortwährendes Umschalten zwischen den Steuerventilen 223a und 223b
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen werden im Teillastbe
trieb die Düsennadeln 202, 203 abwechselnd betätigt, so dass längere Still
standszeiten von nicht betätigten Düsennadeln 202, 203 während des Betriebes
und somit die Verkokung der entsprechenden Einspritzöffnungen 204, 205 wirk
sam vermieden wird.
Mit der beschriebenen Einspritzeinrichtung lässt sich als Zusatzfunktion auch eine
gestufte Einspritzung ("Boot Injection"), insbesondere im oberen Teillastbereich
realisieren. Dabei bleibt zu Beginn der Einspritzung eines der beiden Steuerventi
le 223a, 223b deaktiviert. Das andere Steuerventil 223b, 223a wird durch
Bestromung der Spule 224b, 224a aktiviert, sodass anfangs nur eine Düsennadel
202, 203 öffnet. Während dieser Einspritzung wird mit einer bestimmten zeitli
chen Verzögerung auch die Spule 224b, 224a des anderen Steuerventiles 223b,
223a stromlos gemacht und somit auch das entsprechende Steuerventil 223b,
223a ebenfalls geöffnet. Dies hat zur Folge, dass auch die andere Düsennadel
203, 202 geöffnet wird und nun die Einspritzung sowohl über die ersten Ein
spritzöffnungen 204, als auch über die zweiten Einspritzöffnungen 205 erfolgt.
Dadurch, dass die erste Einspritzphase mit einer geringeren Kraftstoffmenge er
folgt, lässt sich ein weicherer Verbrennungsverlauf realisieren, wodurch vor allem
das Geräusch, aber auch die NOx-Emissionen verringert werden können.
Die Mündungen 204' der Einspritzöffnungen 204 in den Brennraum der ersten
Düsenkuppe 206a und die Mündungen 205' der Einspritzöffnungen 205 der zwei
ten Düsenkuppe 206b sind jeweils in voneinander beabstandeten Normalebenen
204a bzw. 205a auf die Düsennadelachsen 202', 203' angeordnet. Der Abstand
zwischen den Normalebenen 204a, 205a ist mit a bezeichnet. Dieser Abstand
bewirkt, dass sich die Strahlen der ersten und zweiten Einspritzöffnungen 204,
205 bei Volllast nicht gegenseitig behindern, also nicht aufeinandertreffen. Vor
teilhafterweise sind beide Düsenkuppen 206a, 206b mit der gleichen Lochanzahl,
vorzugsweise 3, ausgeführt, wodurch sich das in Fig. 3 abgebildete Strahlenbild
ergibt.
Im Teillastbereich wird dabei über jeweils drei Einspritzöffnungen, bei Volllastbe
trieb hingegen mit der doppelten Anzahl, also über sechs Einspritzöffnungen ein
gespritzt.
Die Schließfeder 211 wirkt über den Kippteil 211a auf beide Düsennadeln 202,
203. Dadurch wird auch bei unterschiedlichen Nadelhüben der beiden Düsenna
deln 202, 203 eine gleichmäßige Kraftverteilung zufolge der Schließfeder 211
bewirkt. Um zu vermeiden, dass bei Schwenkbewegungen des Kippteiles 211a
Querkräfte in die Düsennadeln 202, 203 geleitet werden, welche die Nadelfüh
rungen 202b' und 203b' beschädigen könnten, ist zwischen dem Kippteil 211a
und der Düsennadel 202 bzw. 203 jeweils ein zylindrischer Wälzkörper 240 bzw.
241 angeordnet. Im Vergleich zu kugelförmigen Walzkörpern haben die zylindri
schen Wälzkörper 240, 241 den Vorteil, dass die Kräfte durch Linienkontakt und
nicht durch Punktkontakt übertragen werden.
Claims (19)
1. Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer als Doppelnadel
düse ausgeführten Einspritzdüse (1; 101; 201) zur Realisierung unter
schiedlicher Einspritzquerschnitte für den Teillastbetrieb und den Volllastbe
trieb, mit einer mit ersten Einspritzöffnungen (4; 104; 204) zusammenwir
kenden ersten Düsennadel (2; 102; 202) und einer mit zweiten Einspritzöff
nungen (5; 105; 205) zusammenwirkenden zweiten Düsennadel (3; 103;
203), wobei die erste und die zweite Düsennadel (2, 3; 102, 103; 202, 203)
im Teillastbetrieb unabhängig voneinander und alternativ geöffnet werden
können, dadurch gekennzeichnet, dass im Teillastbetrieb die erste und
die zweite Düsennadel (2, 3; 102, 103; 202, 203) abwechselnd betätigbar
sind, wobei der Wechsel jeweils nach einer vorbestimmten Zahl an Einsprit
zungen, vorzugsweise nach jeder Einspritzung erfolgt, und dass im Volllast
betrieb beide Düsennadeln (2, 3; 102, 103; 202, 203) gleichzeitig betätig
bar sind.
2. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
ersten und zweiten Einspritzöffnungen (4, 5; 104, 105; 204, 205) auf den
gleichen Durchfluss, und zwar auf den halben Volllastdurchfluss ausgelegt
sind.
3. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine der beiden Düsennadeln (2, 3; 102, 103) axial geteilt
ausgeführt ist und die beiden Teile (2a, 2b; 3a, 3b; 102a, 102b; 103a,
103b) im Bereich einer etwa normal auf die Düsennadelachse (15; 115)
ausgebildeten Teilungsebene (13, 14; 113, 114) zueinander gerichtete
Druckangriffsflächen (16a, 16b; 17a, 17b; 116a, 116b; 117a, 117b) ausbil
den, welche einen Druckraum (18, 19; 118, 119) begrenzen, in welchen ei
ne Druckleitung (20, 21; 120, 121) einmündet.
4. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine der beiden zueinander gerichteten Druckangriffsflächen
(16a, 16b; 17a, 17b; 116a, 116b; 117a, 117b) eine Bombierung oder kege
lige Fläche aufweist.
5. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
dass sowohl die erste Düsennadel (2; 102) als auch die zweite Düsennadel
(3; 103) axial geteilt ausgeführt ist, wobei im Bereich der ersten bzw. zwei
ten Teilungsebene (13, 14; 113, 114) jeweils ein erster bzw. zweiter Druck
raum (18, 19; 118, 119) angeordnet ist, in welchem eine erste bzw. zweite
Druckleitung (20, 21; 120,121) einmündet.
6. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 5 mit zwei konzentrisch zueinander an
geordneten Düsennadeln (2, 3), wobei die erste Düsennadel (2) innerhalb
der als Hohlnadel ausgebildeten zweiten Düsennadel (3) verschiebbar ange
ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilungsebenen (13,
14) in Richtung der Düsennadelachse (15) voneinander beabstandet sind.
7. Einspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, dass die erste und die zweite Druckleitung (20, 21; 120, 121)
von einem als 3/3-Wege Ventil ausgebildeten Steuerventil (23; 123) ausge
hen, welches mit einer Hochdruckleitung (10; 110) verbunden ist, wobei in
einer ersten Schaltstellung die Strömungsverbindung zwischen der ersten
Druckleitung (20; 120) und der Hochdruckleitung (10; 110) geöffnet und
zwischen der zweiten Druckleitung (21; 121) und der Hochdruckleitung (10;
110) geschlossen, in der zweiten Schaltstellung die Strömungsverbindung
zwischen der ersten Druckleitung (20; 120) und der Hochdruckleitung (10;
110) geschlossen und zwischen der zweiten Druckleitung (21; 121) und der
Hochdruckleitung (10; 110) geöffnet ist, und wobei in der dritten Schaltstel
lung die Strömungsverbindungen sowohl der ersten als auch der zweiten
Druckleitung (20, 21; 120, 121) mit der Hochdruckleitung (10; 110) unter
brochen sind.
8. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das
Steuerventil (23; 123) zweispulig ausgeführt ist, wobei beide Spulen (24,
25; 124, 125) auf einen einzigen Steuerschieber (26; 126) einwirken, des
sen Bewegungsachse (34; 134) vorzugsweise etwa normal zur Injektorach
se (15; 115) ausgebildet ist.
9. Einspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 7 bis 8, da
durch gekennzeichnet, dass die beiden Düsennadeln (102, 103; 202,
203) parallel nebeneinander angeordnet und die Düsennadelachsen (102',
103'; 202', 203') voneinander beabstandet sind.
10. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine
einzige Schließfeder (111; 211) über einen Kippteil (111a; 211a) auf beide
Düsennadeln (102, 103; 202, 203) einwirkt.
11. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen Kippteil (111a; 211a) und der Düsennadel (102, 103; 202, 203)
jeweils ein vorzugsweise zylindrischer Wälzkörper (140, 141; 240, 241) an
geordnet ist.
12. Einspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Mündungen (104'; 204') der Einspritzöffnungen (104;
204) der ersten Düsennadel (102; 202) und die Mündungen (105'; 205')
der Einspritzöffnungen (105; 205) der zweiten Düsennadeln (103; 203) in
voneinander beabstandeten Normalebenen (104a, 105a; 204a, 205a) auf
die Düsennadelachsen (102', 103'; 202', 203') angeordnet sind.
13. Einspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn
zeichnet, dass pro Düsennadel (202, 203) eine Einspritzleitung (209a,
209b) in einen die Düsennadel (202, 203) umgebenden Ringraum (207a,
207b) einmündet, und dass in jeder Einspritzleitung (209a, 209b) ein Steu
erventil (223a, 223b) angeordnet ist.
14. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
jedes Steuerventil (223a, 223b) zwei stabile Schaltstellungen, nämlich eine
Schließstellung und eine Öffnungsstellung aufweist.
15. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Steuerventil (223a, 223b) als Magnetventil oder als pie
zoelektrisches Ventil ausgeführt ist.
16. Einspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch ge
kennzeichnet, dass das Steuerventil (223a, 223b) eine Ventilnadel (226a,
226b) aufweist, welche durch den Kraftstoffdruck in der Einspritzleitung
(209a, 209b) von einem Ventilsitz (231a, 231b) abhebbar und in die Öff
nungsstellung bringbar ist.
17. Einspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch ge
kennzeichnet, dass auf die Ventilnadel (226a, 226b) des Steuerventiles
(223a, 223b) eine vorzugsweise durch eine Feder (127a, 127b) gebildete
Schließkraft in Richtung der Schließstellung einwirkt.
18. Einspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch ge
kennzeichnet, dass das Steuerventil (223a, 223b) im aktivierten, also
strombeaufschlagten Zustand durch eine vorzugsweise elektromagnetisch
oder piezoelektrisch erzeugte Haltekraft in der Schließstellung gehalten
werden kann.
19. Einspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch ge
kennzeichnet, dass der für das Öffnen des Steuerventiles (223a, 223b) er
forderliche Öffnungsdruck des Kraftstoffes in der Einspritzleitung (209a,
209b) geringer ist als jener Öffnungsdruck des Kraftstoffes, welcher für das
Öffnen der Düsennadel (202, 203) notwendig ist.
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT551/99U | 1999-08-19 | ||
| AT0055199U AT3766U3 (de) | 1999-08-19 | 1999-08-19 | Einspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine |
| AT0089999U AT4255U1 (de) | 1999-12-23 | 1999-12-23 | Brennkraftmaschine mit einer als doppelnadeldüse ausgeführten einspritzdüse |
| AT899/99U | 1999-12-23 | ||
| AT0046400U AT6655U1 (de) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | Einspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine mit einer als doppelnadeldüse ausgeführten einspritzdüse |
| AT464/00U | 2000-06-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10040738A1 true DE10040738A1 (de) | 2001-03-15 |
| DE10040738B4 DE10040738B4 (de) | 2012-12-13 |
Family
ID=27146324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE10040738A Expired - Fee Related DE10040738B4 (de) | 1999-08-19 | 2000-08-17 | Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer als Doppelnadeldüse ausgeführten Einspritzdüse |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10040738B4 (de) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003018991A1 (de) * | 2001-08-25 | 2003-03-06 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine |
| WO2003054374A1 (de) * | 2001-12-20 | 2003-07-03 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoffeinspritzeinrichtung fuer eine brennkraftmaschine |
| WO2003081019A1 (de) * | 2002-03-26 | 2003-10-02 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen |
| WO2005017342A1 (de) * | 2003-08-16 | 2005-02-24 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoff-einspritzvorrichtung, insbesondere für eine brennkraftmaschine mit direkteinspritzung |
| WO2005033496A1 (de) * | 2003-10-09 | 2005-04-14 | Avl List Gmbh | Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine |
| WO2005057003A1 (de) | 2003-12-10 | 2005-06-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Kraftstoffeinspritzventil |
| WO2005075810A1 (de) | 2004-02-05 | 2005-08-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Einspritzventil |
| ES2275392A1 (es) * | 2004-03-06 | 2007-06-01 | Robert Bosch Gmbh | Valvula de inyeccion de combustible. |
| WO2008056225A1 (en) * | 2006-11-07 | 2008-05-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection device |
| CN100436808C (zh) * | 2003-04-01 | 2008-11-26 | Avl里斯脱有限公司 | 一种驱动直接喷射式柴油机的方法和装置 |
| WO2013107926A1 (en) * | 2012-01-19 | 2013-07-25 | Wärtsilä Finland Oy | Fuel injection system |
| WO2014060646A1 (en) * | 2012-10-18 | 2014-04-24 | Wärtsilä Finland Oy | Fuel injection arrangement |
| EP4575217A1 (de) * | 2023-12-19 | 2025-06-25 | MAN Energy Solutions SE | Kraftstoffinjektor einer brennkraftmaschine und brennkraftmaschine |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB208219A (en) * | 1922-09-13 | 1923-12-13 | White & Co Ltd Samuel | Improvements in or relating to fuel injection devices for semi-diesel engines |
| CH623114A5 (de) * | 1977-09-01 | 1981-05-15 | Sulzer Ag | |
| DE2943896A1 (de) * | 1979-10-31 | 1981-05-14 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Kraftstoffeinspritzduese fuer brennkraftmaschinen |
| DE4115478C2 (de) * | 1990-05-17 | 1999-05-12 | Avl Verbrennungskraft Messtech | Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine |
| DE4432686C2 (de) * | 1994-09-14 | 1996-09-05 | Man B & W Diesel Ag | Querschnittgesteuerte Einspritzdüse |
-
2000
- 2000-08-17 DE DE10040738A patent/DE10040738B4/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6901915B2 (en) | 2001-08-25 | 2005-06-07 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injection device for an internal combustion engine |
| WO2003018991A1 (de) * | 2001-08-25 | 2003-03-06 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine |
| WO2003054374A1 (de) * | 2001-12-20 | 2003-07-03 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoffeinspritzeinrichtung fuer eine brennkraftmaschine |
| CN100379975C (zh) * | 2001-12-20 | 2008-04-09 | 罗伯特·博施有限公司 | 用于内燃机的燃料喷射装置 |
| US6896208B2 (en) | 2001-12-20 | 2005-05-24 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injection system for an internal combustion engine |
| WO2003081019A1 (de) * | 2002-03-26 | 2003-10-02 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen |
| CN100436808C (zh) * | 2003-04-01 | 2008-11-26 | Avl里斯脱有限公司 | 一种驱动直接喷射式柴油机的方法和装置 |
| WO2005017342A1 (de) * | 2003-08-16 | 2005-02-24 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoff-einspritzvorrichtung, insbesondere für eine brennkraftmaschine mit direkteinspritzung |
| US7415963B2 (en) | 2003-10-09 | 2008-08-26 | Avl List Gmbh | Method for operating an internal combustion engine |
| WO2005033496A1 (de) * | 2003-10-09 | 2005-04-14 | Avl List Gmbh | Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine |
| WO2005057003A1 (de) | 2003-12-10 | 2005-06-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Kraftstoffeinspritzventil |
| DE10357769B4 (de) * | 2003-12-10 | 2007-06-21 | Siemens Ag | Kraftstoffeinspritzventil |
| WO2005075810A1 (de) | 2004-02-05 | 2005-08-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Einspritzventil |
| ES2275392B1 (es) * | 2004-03-06 | 2008-05-01 | Robert Bosch Gmbh | Valvula de inyeccion de combustible. |
| ES2275392A1 (es) * | 2004-03-06 | 2007-06-01 | Robert Bosch Gmbh | Valvula de inyeccion de combustible. |
| WO2008056225A1 (en) * | 2006-11-07 | 2008-05-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection device |
| WO2013107926A1 (en) * | 2012-01-19 | 2013-07-25 | Wärtsilä Finland Oy | Fuel injection system |
| CN104040161A (zh) * | 2012-01-19 | 2014-09-10 | 瓦锡兰芬兰有限公司 | 燃料喷射系统 |
| KR20140111320A (ko) * | 2012-01-19 | 2014-09-18 | 바르실라 핀랜드 오이 | 연료 분사 장치 |
| CN104040161B (zh) * | 2012-01-19 | 2016-08-10 | 瓦锡兰芬兰有限公司 | 燃料喷射系统 |
| WO2014060646A1 (en) * | 2012-10-18 | 2014-04-24 | Wärtsilä Finland Oy | Fuel injection arrangement |
| KR20150070212A (ko) * | 2012-10-18 | 2015-06-24 | 바르실라 핀랜드 오이 | 연료 주입 배열체 |
| CN104755742A (zh) * | 2012-10-18 | 2015-07-01 | 瓦锡兰芬兰有限公司 | 燃料喷射装置 |
| CN104755742B (zh) * | 2012-10-18 | 2017-04-19 | 瓦锡兰芬兰有限公司 | 燃料喷射装置 |
| EP4575217A1 (de) * | 2023-12-19 | 2025-06-25 | MAN Energy Solutions SE | Kraftstoffinjektor einer brennkraftmaschine und brennkraftmaschine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10040738B4 (de) | 2012-12-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE4115477C2 (de) | Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine | |
| DE19616812B4 (de) | Kraftstoffeinspritzvorrichtung | |
| EP0779949B1 (de) | Kraftstoffeinspritzeinrichtung für brennkraftmaschinen | |
| DE19612737C2 (de) | Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung | |
| DE19946827C1 (de) | Ventil zum Steuern von Flüssigkeiten | |
| DE19519191A1 (de) | Einspritzventil | |
| DE10222196A1 (de) | Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen | |
| EP1552135B1 (de) | Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine | |
| EP2394049A1 (de) | Brennstoffeinspritzventil für verbrennungskraftmaschinen | |
| DE10040738A1 (de) | Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer als Doppelnadeldüse ausgeführten Einspritzdüse | |
| DE4236882C1 (de) | Kraftstoffeinspritzanlage mit einer Hochdruckpumpe und einer gemeinsamen Versorgungsleitung für alle Einspritzdüsen mit Magnetventilsteuerung | |
| DE19621583A1 (de) | Speichereinspritzsystem für Dieselbrennkraftmaschine | |
| DE19860678A1 (de) | Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen | |
| DE19946906A1 (de) | Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen | |
| DE19834867A1 (de) | Einspritzdüse für eine direkt einspritzende Brennkraftmaschine | |
| WO2008061844A1 (de) | Kraftstoffinjektor | |
| DE102004017305A1 (de) | Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit direkt ansteuerbaren Düsennadeln | |
| EP1125047B1 (de) | Kraftstoffeinspritzeinrichtung | |
| DE19612721C2 (de) | Speichereinspritzsystem mit Voreinspritzung für eine Brennkraftmaschine | |
| DE10058130A1 (de) | Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen | |
| EP1651861A1 (de) | Schaltventil mit druckausgleich für einen kraftstoffinjektor mit druckverstärker | |
| DE19956510A1 (de) | Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen | |
| DE10031574B4 (de) | Druckgesteuerter doppelschaltender Hochdruckinjektor | |
| EP1483499B1 (de) | Einrichtung zur druckmodulierten formung des einspritzverlaufes | |
| EP1421272B1 (de) | Kraftstoffeinspritzvorrichtung für brennkraftmaschinen |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: KATSCHER HABERMANN, PATENTANWAELTE, 64291 DARMSTADT |
|
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20130314 |
|
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |