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WO2004074677A1 - Injektor zum einspritzen von kraftstoff - Google Patents

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WO2004074677A1
WO2004074677A1 PCT/EP2004/000905 EP2004000905W WO2004074677A1 WO 2004074677 A1 WO2004074677 A1 WO 2004074677A1 EP 2004000905 W EP2004000905 W EP 2004000905W WO 2004074677 A1 WO2004074677 A1 WO 2004074677A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
needle
sealing seat
injector
nozzle
injector according
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2004/000905
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Kuchler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of WO2004074677A1 publication Critical patent/WO2004074677A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1873—Valve seats or member ends having circumferential grooves or ridges, e.g. toroidal
    • 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
    • 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
    • F02M2200/46—Valves, e.g. injectors, with concentric valve bodies

Definitions

  • the present invention relates to an injector for injecting fuel in an injection system of an internal combustion engine.
  • Injectors for injecting fuel are known in different configurations.
  • fuel injection is usually controlled by a nozzle needle, which is displaceably arranged in the injector and either releases or blocks a spray hole of the injector depending on its position.
  • the mechanical actuation of the nozzle needle can take place by means of a piezo actuator, the small stroke of which is e.g. is translated by a translator in order to be able to carry out a correspondingly larger stroke of the nozzle needle.
  • the nozzle needle is usually reset to its initial position by means of a spring element. Since the piezo actuators can only provide a small stroke or a small opening force, the stroke or the opening force is translated by means of a translator, particularly in the case of high-pressure injections. However, such translators are complex and costly and require additional space.
  • FIG. 6 shows a known injector with a two-part nozzle needle, which consists of an inner needle 1 and an outer needle 2.
  • the outer needle 2 has a sealing seat 5 and the inner needle has a sealing seat 8.
  • the needle opening forces required to open the two needles 1, 2 depend on the diameters Di and D 2 .
  • the needle opening forces F are shown in FIG. 7.
  • a needle opening force of approx. 2100 N (at R x ) is required to open the outer needle 2.
  • a needle opening force of approx. 500 N (for R 2 ) is necessary for the inner needle 1.
  • the stroke and the actuating force of a piezo actuator must be increased by means of a translator.
  • the injector according to the invention is constructed in such a way that a needle opening force is significantly less than in the prior art.
  • a nozzle needle arranged in a nozzle body has two separate needle seats for sealing.
  • a fuel under high pressure is on the one hand on one side of the first needle seat and on the other hand on one side of the second needle seat.
  • the first needle seat and the second needle seat each have a side on which fuel under high pressure is applied and a second side on which no high pressure is applied. It is thereby achieved that between the two needle seats there is an annular surface perpendicular to the direction of movement of the needle, which is determining for the needle opening force.
  • a through-channel is particularly preferably formed in the nozzle needle and / or in the nozzle body, so that the fuel under high pressure is also present on one side of the second needle seat through the nozzle needle or the nozzle body.
  • a spray hole is further preferably arranged in the nozzle body in such a way that it opens between the two needle seats of the nozzle needle.
  • the seat diameter of the respective needle seats can advantageously be increased by the design of the double needle seat, without the needle opening force or the pressure stage being increased thereby. This leads to a simultaneous enlargement of the spray hole level, so that a larger number of spray holes can be arranged adjacent to the enlarged seat diameter in a simple manner.
  • the nozzle needle is particularly preferably designed as a double needle with an outer needle and an inner needle which is guided in the outer needle.
  • the two needle seats are particularly preferably formed on the outer nozzle needle.
  • a double needle seat can also be formed on the outer and the inner needle or only a double needle seat on the inner nozzle needle.
  • a closing spring is preferably provided for the outer needle and for the inner needle.
  • the double needle can also be realized in a simple manner, a staggered or staggered opening of the two separate outer and inner needles, as a result of which, for example, a pre-injection and / or post-injection can be easily implemented.
  • the nozzle needle is particularly preferably operated by means of a piezo actuator in direct drive. This means that no translator is connected between the piezo actuator and the nozzle needle. As a result, a particularly compact and inexpensive construction of the injector can be achieved with the smallest installation space and low weight.
  • the distance between the first needle seat and the second needle seat is somewhat larger than a diameter of a spray hole arranged between the two needle seats.
  • a minimal circular area between the two needle seats, which determines the necessary opening force, is achieved.
  • the injector according to the invention is used in particular in common rail systems for injecting diesel fuel under the highest pressure in combustion chambers of engines. During operation, the pressures are around 1600 bar and above.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of an injector according to a first exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows an enlarged view of area Y of FIG. 1
  • FIG. 3 shows an enlarged view of area Z from FIG. 1
  • FIG. 4 shows a diagram which shows the needle opening forces in the first exemplary embodiment
  • FIG. 5 shows a schematic partial sectional view of an injector according to a second exemplary embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a schematic partial sectional view of an injector according to the prior art.
  • FIG. 7 shows a diagram of the needle opening forces for the injector shown in FIG. 6 according to the prior art.
  • the injector of the first exemplary embodiment is a so-called register nozzle, which comprises an inner needle 1, an outer needle 2 and a nozzle body 3.
  • the outer needle 2 is guided on a needle guide area 10 in the nozzle body 3.
  • the needle guide area is designed such that fuel can be supplied in the recessed areas of the outer needle in the direction of the needle tip via the fuel supply area 11 in a known manner.
  • the inner needle 1 is completely accommodated in the outer needle 2 and has a head region 1 a and a region 1 b of smaller diameter.
  • a piezo actuator (not shown) engages the outer needle 2 and moves the outer needle 2 upward when activated.
  • two springs 15, 16 are provided, the spring 15 closing the inner needle 1 and the spring 16 closing the outer needle 2.
  • the injection area of the injector is shown in more detail in FIG.
  • the inner needle 1 has only one sealing seat 8.
  • the outer needle 2 has two sealing seats 5, 6. Both the sealing seat 8 of the inner needle and the sealing seats 5, 6 of the outer needle are in a known manner in a tapered blind hole 13, so that in the ideal case there are circular-shaped seals.
  • a large number of spray holes 7, 9 are formed in the nozzle body 3, only two spray holes being drawn in FIG. 3 for ease of illustration.
  • the spray hole 7 is arranged such that it lies between the first sealing seat 5 and the second sealing seat 6. Thus, the spray hole 7 is released or closed by the outer needle 2.
  • the spray hole 9 is located near the tip of the blind hole 13 and is released or closed by the inner needle 1.
  • the end of the inner needle 1 is formed with the area 1b of smaller diameter (cf. FIG. 3).
  • fuel under high pressure is thus supplied from the fuel supply area 11 via the through bores 4 and over the cylindrical fuel supply area 12 formed between the area lb of smaller diameter and the outer needle 2 to the sealing seat 8 inner needle and the second sealing seat 6 of the outer needle. Fuel under high pressure is therefore at one
  • the circular annular surface K can be calculated by subtracting the circular area with the diameter D 2 of the second sealing seat 6 from the circular area with the diameter Di of the first sealing seat 5.
  • FIG. 4 shows the needle opening force F over the stroke s of the needles, the outer needle 2 touching the inner needle 1 at point Si (cf. FIG. 2).
  • the needle opening force for the outer needle 2 is approximately 450 N.
  • the needle opening force is in the state of the art for an injector with identical geometric dimensions but only one sealing seat 5 on the outer needle 2 approx. 2100 N (at Ri). This makes it clear that by providing two sealing seats on the outer needle 2, the needle opening force F can be reduced to a large extent. It is therefore also possible with the configuration according to the invention that a piezo actuator is used which lifts the needle 2 directly without using a complex translator which takes up space.
  • the needle opening force for the inner needle 1 is shown in FIG. 4 at point P 2 . Since only one sealing seat 8 is formed on the inner needle in the first exemplary embodiment, this force is the same as in the prior art (cf. FIG. 7, for R 2 ). It should be noted that, however, by appropriately forming two sealing seats on the inner needle 1, the needle opening force for this needle can also be reduced.
  • An injector according to a second exemplary embodiment of the invention is described below with reference to FIG. 5, the same or functionally identical parts being designated with the same reference numerals as in the first exemplary embodiment.
  • the needle 2 In contrast to the first embodiment, only one needle 2 is provided in the second embodiment.
  • the needle 2 likewise has two sealing seats 5, 6, spray holes 7 being arranged in the nozzle body 3 in the region between these sealing seats 5, 6.
  • Fuel under pressure is supplied via a bush-shaped fuel supply area 11 and bores 4 into a bore 14 and to the end of the blind hole 13.
  • fuel under pressure is present both on one side of the first sealing seat 5 and on one side of the second sealing seat 6.
  • this exemplary embodiment corresponds to the first exemplary embodiment, so that reference can be made to the description given there.
  • the invention thus makes use of the fact that when two needle seats are used on one needle, an annular surface that determines the needle opening force is present perpendicular to the direction of movement of the needle. Since the circular ring area is significantly smaller than the circular area relevant when only one needle seat is used according to the prior art, the opening force for the nozzle needle is also significantly reduced.
  • the damage volume both in single nozzles and in register nozzles can be independent of the geometry of the blind hole 13 be significantly reduced.
  • the damaged volume can only be found directly below the double sealing seat 5, 6, ie in the area of the circular ring surface K, so that the damaged volume can be determined by the geometry of the nozzle needle in the area between the first sealing seat 5 and the second sealing seat 6. This advantageously results in a further reduction in the emissions of the internal combustion engine.
  • the seat diameter can be increased by the double sealing seat, since the outer diameter of the sealing seat (first sealing seat 5) can be increased correspondingly with a predetermined needle opening force due to the reduced needle opening force F according to the invention. This results in an enlargement of the spray hole level, so that it is possible to accommodate very many spray holes in the area between the two sealing seats 5, 6 in a simple manner. This results in improved variation options for the arrangement of the spray holes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff, umfassend eine Düsennadel (2), welche in einem Düsenkörper (3) angeordnet ist, wobei zwischen der Düsennadel (2) und dem Düsenkörper (3) eine Abdichtung an einem ersten Dichtsitz (5) und an einem zweiten Dichtsitz (6) ausgebildet ist. Unter Hochdruck stehender Kraftstoff liegt an einer Seite des ersten Dichtsitzes (5) und an einer Seite des zweiten Dichtsitzes (6) an, wodurch die Nadelöffnungskraft verringerbar ist.

Description

Beschreibung
Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einer Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine.
Injektoren zum Einspritzen von Kraftstoff sind in unter- schiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Bei herkömmlichen Injektoren erfolgt eine Steuerung der Kraftstoffeinspritzung üblicherweise durch eine Düsennadel, die im Injektor verschiebbar angeordnet ist und ein Spritzloch des Injektors in Abhängigkeit von ihrer Stellung entweder freigibt oder ab- sperrt. Die mechanische Ansteuerung der Düsennadel kann dabei mittels eines Piezoaktors erfolgen, wobei dessen geringer Hub z.B. mittels eines Übersetzers übersetzt wird, um einen entsprechenden größeren Hub der Düsennadel ausführen zu können.
Eine Rückstellung der Düsennadel in ihre Ausgangsstellung erfolgt dabei üblicherweise mittels eines Federelements. Da die Piezoaktoren nur einen geringen Hub bzw. eine geringe Öffnungskraft bereitstellen können, wird der Hub bzw. die Öffnungskraft insbesondere bei Hochdruckeinspritzungen mittels eines Übersetzers übersetzt. Derartige Übersetzer sind jedoch aufwendig und kostenintensiv und benötigen zusätzlichen Bauraum.
Figur 6 zeigt einen bekannten Injektor mit einer zweiteiligen Düsennadel, welche aus einer inneren Nadel 1 und einer äußeren Nadel 2 besteht. Dabei weist die äußere Nadel 2 einen Dichtsitz 5 auf und die innere Nadel einen Dichtsitz 8. Die zum Öffnen der beiden Nadeln 1, 2 notwendigen Nadelöffnungs- kräfte hängen dabei von den Durchmessern Di bzw. D2 ab. Die Nadelöffnungskräfte F sind in Figur 7 gezeigt. Zum Öffnen der äußeren Nadel 2 ist dabei eine Nadelöffnungskraft von ca. 2100 N (bei Rx) notwendig. Nach Zurücklegen eines Hubes si ist für die innere Nadel 1 eine Nadelöffnungskraft von ca. 500 N (bei R2) notwendig. Um insbesondere die notwendige Öffnungskraft für die äußere Nadel 2 bereitzustellen, muss der Hub und die Stellkraft eines Piezoaktors mittels eines Über- setzers vergrößert werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff bereitzustellen, welcher bei einfachem und kostengünstigen Aufbau und ausreichender Dichtheit nur eine relativ geringe Öffnungskraft zum Abheben einer Düsennadel von ihrem Dichtsitz erfordert.
Diese Aufgabe wird durch einen Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Der erfindungsgemäße Injektor ist derart aufgebaut, dass eine Nadelöffnungskraft signifikant geringer ist als im Stand der Technik. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass ei- ne in einem Düsenkörper angeordnete Düsennadel zur Abdichtung zwei separate Nadelsitze aufweist. Hierbei liegt ein unter Hochdruck stehender Kraftstoff einerseits an einer Seite des ersten Nadelsitzes und andererseits an einer Seite des zweiten Nadelsitzes an. Somit weisen der erste Nadelsitz und der zweite Nadelsitz jeweils eine Seite auf, an welcher unter Hochdruck stehender Kraftstoff anliegt, und jeweils eine zweite Seite auf, an welcher kein hoher Druck anliegt. Dadurch wird erreicht, dass zwischen den beiden Nadelsitzen eine Kreisringfläche senkrecht zur Bewegungsrichtung der Nadel vorhanden ist, welche für die Nadelöffnungskraft bestimmend ist. Da diese Kreisringfläche im Vergleich mit der im Stand der Technik für die Nadelöffnungskraft relevante Kreisfläche bei nur einem Nadelsitz deutlich kleiner ist, ist auch erfindungsgemäß die notwendige Nadelöffnungskraft deutlich klei- ner. Somit ist es erfindungsgemäß möglich, auf die aufwendigen Übersetzer zur Übersetzung eines Hubes eines Aktors zu verzichten, bzw. es kann ein kleiner Übersetzer mit geringem Bauraum verwendet werden.
Besonders bevorzugt ist in der Düsennadel und/oder im Düsen- körper ein Durchgangskanal gebildet, sodass der unter Hochdruck stehende Kraftstoff durch die Düsennadel bzw. den Düsenkörper auch an der einen Seite des zweiten Nadelsitzes anliegt.
Weiter bevorzugt ist ein Spritzloch im Düsenkörper derart angeordnet, dass es zwischen den beiden Nadelsitzen der Düsennadel mündet. Dadurch kann bei entsprechender Ausbildung der Düsennadel zwischen den beiden Nadelsitzen ein besonders kleines Schadvolumen erhalten werden, welches insbesondere unabhängig von der Sacklochgeometrie im Düsenkörper ist. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Verringerung der Emissionen des Fahrzeugs erreicht werden.
Weiterhin vorteilhaft kann durch die Ausbildung des doppelten Nadelsitzes der Sitzdurchmesser der jeweiligen Nadelsitze vergrößert werden, ohne dass dadurch die Nadelöffnungskraft bzw. die Druckstufe vergrößert wird. Dies führt zu einer gleichzeitigen Vergrößerung der Spritzlochebene, sodass auf einfache Weise eine größere Anzahl von Spritzlöchern benach- bart dem vergrößerten Sitzdurchmesser angeordnet werden kann.
Besonders bevorzugt ist die Düsennadel als Doppelnadel mit einer äußeren Nadel und einer inneren Nadel, welche in der äußeren Nadel geführt ist, ausgebildet. Die beiden Nadelsitze sind dabei besonders bevorzugt an der äußeren Düsennadel ausgebildet. Weiterhin kann auch jeweils ein doppelter Nadelsitz an der äußeren und der inneren Nadel oder nur ein Doppelnadelsitz an der inneren Düsennadel ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist bei Verwendung einer Doppelnadel als Düsennadel jeweils eine Schließfeder für die äußere Nadel und für die innere Nadel vorgesehen. Bei Verwendung der Doppelnadel kann weiterhin auf einfache Weise ein zeitlich versetztes bzw. gestuftes Öffnen der beiden separaten äußeren und inneren Nadeln realisiert werden, wodurch beispielsweise auf einfache Weise eine Vor- und/oder Nacheinspritzung realisiert werden kann.
Besonders bevorzugt wird die Düsennadel erfindungsgemäß mittels eines Piezoaktors im Direktantrieb betrieben. D.h., es wird kein Übersetzer zwischen den Piezoaktor und die Düsenna- del geschaltet. Dadurch kann ein besonders kompakter und kostengünstiger Aufbau des Injektors bei kleinstem Bauraum und geringem Gewicht erreicht werden.
Um eine möglichst geringe Nadelöffnungskraft bereitzustellen, ist der Abstand zwischen dem ersten Nadelsitz und dem zweiten Nadelsitz etwas größer als ein Durchmesser eines zwischen den beiden Nadelsitzen angeordneten Spritzlochs. Dadurch wird eine minimale Kreisringfläche zwischen den beiden Nadelsitzen, welche für die notwendige Öffnungskraft bestimmend ist, er- reicht.
Der erfindungsgemäße Injektor wird insbesondere bei Common- Rail-Anlagen zur Einspritzung von Dieselkraftstoff unter höchstem Druck in Brennräumen von Motoren verwendet. Die Drü- cke liegen dabei beim Betrieb bei ca. 1600 bar und auch darüber.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Injektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Figur 2 eine vergrößerte Ansicht des Bereichs Y von Figur 1, Figur 3 eine vergrößerte Ansicht des Bereichs Z von Figur 1,
Figur 4 ein Diagramm, welches die Nadelöffnungskräfte im ersten Ausführungsbeispiel darstellt,
Figur 5 eine schematische Teilschnittansicht eines Injektors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Figur 6 eine schematische Teilschnittansicht eines Injektors gemäß dem Stand der Technik, und
Figur 7 ein Diagramm der Nadelöffnungskräfte für den in Figur 6 gezeigten Injektor gemäß dem Stand der Technik.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 ein Injektor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Der Injektor des ersten Ausführungsbeispiels ist eine sogenannte Registerdüse, welche eine innere Nadel 1, eine äußere Nadel 2 und einen Düsenkörper 3 umfasst. Dabei ist die äußere Nadel 2 an einem Nadelführungsbereich 10 im Düsen- körper 3 geführt. Der Nadelführungsbereich ist dabei derart ausgebildet, dass in bekannter Weise Kraftstoff in ausgesparten Bereichen der äußeren Nadel Richtung Nadelspitze über den Kraftstoffzufuhrbereich 11 zugeführt werden kann. Die innere Nadel 1 ist vollständig in der äußeren Nadel 2 aufgenommen und weist einen Kopfbereich la und einen Bereich lb kleineren Durchmessers auf. Im geschlossenen Zustand des Injektors ist dabei ein vorbestimmter Abstand Sx zwischen dem Kopfbereich la und der äußeren Nadel 2 vorhanden (vgl. Figur 2) . Ein nicht dargestellter Piezoaktor greift an der äußeren Nadel 2 an und bewegt die äußere Nadel 2 bei Aktivierung nach oben.
Dabei wird zuerst nur die äußere Nadel 2 bewegt und dann, abhängig vom Abstand Si des Kopfes la von der äußeren Nadel 2, anschließend die innere Nadel 1 abgehoben. Dadurch wird eine Betätigung der Nadeln hintereinander erreicht, was z.B. für die Vor- und/oder Nacheinspritzung genutzt werden kann.
Zum Schließen der Nadeln 1, 2 sind zwei Federn 15, 16 vorgesehen, wobei die Feder 15 die innere Nadel 1 schließt und die Feder 16 die äußere Nadel 2 schließt.
In Figur 3 ist der Einspritzbereich des Injektors näher dar- gestellt. Die innere Nadel 1 weist dabei nur einen Dichtsitz 8 auf. Die äußere Nadel 2 weist zwei Dichtsitze 5, 6 auf. Sowohl der Dichtsitz 8 der inneren Nadel als auch die Dichtsitze 5, 6 der äußeren Nadel liegen in bekannter Weise in einem sich verjüngenden Sackloch 13, sodass sich jeweils im Ideal- fall kreislinienförmige Abdichtungen ergeben. Im Düsenkörper 3 sind eine Vielzahl von Spritzlöchern 7, 9 gebildet, wobei in Figur 3 zur einfacheren Darstellbarkeit nur zwei Spritzlöcher eingezeichnet sind. Dabei ist das Spritzloch 7 derart angeordnet, dass es zwischen dem ersten Dichtsitz 5 und dem zweiten Dichtsitz 6 liegt. Somit wird das Spritzloch 7 von der äußeren Nadel 2 freigegeben bzw. verschlossen. Das Spritzloch 9 liegt in der Nähe der Spitze des Sacklochs 13 und wird von der inneren Nadel 1 freigegeben bzw. verschlossen.
Weiterhin ist das Ende der inneren Nadel 1 mit dem Bereich lb kleineren Durchmessers gebildet (vgl. Figur 3). Über Durchgangsbohrungen 4, welche in der äußeren Nadel 2 gebildet sind, wird somit unter hohem Druck stehender Kraftstoff vom Kraftstoffzufuhrbereich 11 über die Durchgangsbohrungen 4 und über den zwischen dem Bereich lb kleineren Durchmessers und der äußeren Nadel 2 gebildeten zylinderringförmigen Kraftstoffzufuhrbereich 12 an den Dichtsitz 8 der inneren Nadel sowie den zweiten Dichtsitz 6 der äußeren Nadel zugeführt. Somit liegt unter hohem Druck stehender Kraftstoff an einer
Seite des ersten Dichtsitzes 5 sowie an einer Seite des zweiten Dichtsitzes 6 an. Somit ergibt sich bei geschlossener äu- ßeren Nadel 2 eine Kreisringfläche K zwischen dem ersten Dichtsitz 5 und dem zweiten Dichtsitz 6. Die Kreisringfläche K kann dabei berechnet werden durch Subtraktion der Kreisfläche mit dem Durchmesser D2 des zweiten Dichtsitzes 6 von der Kreisfläche mit dem Durchmesser Di des ersten Dichtsitzes 5. Da sich im Bereich oberhalb der Nadeln 1, 2 ebenfalls unter Hochdruck stehender Kraftstoff befindet, wird die Nadelöffnungskraft F nur durch die Kreisringfläche K = π/4 (Dι2-D2 2) bestimmt. Da diese Fläche K deutlich kleiner ist als die im Stand der Technik relevante Kreisfläche bei nur einem Dichtsitz an der äußeren Nadel 2 ergibt sich eine signifikant verringerte Nadelöffnungskraft F. Dies ist insbesondere aus Figur 4 ersichtlich.
Figur 4 zeigt die Nadelöffnungskraft F über dem Hub s der Nadeln, wobei am Punkt Si die äußere Nadel 2 die innere Nadel 1 berührt (vgl. Figur 2). Im Punkt Pi beträgt die Nadelöffnungskraft für die äußere Nadel 2 ca. 450 N. Im Vergleich dazu, wie in Figur 7 dargestellt, ist im Stand der Technik bei einem Injektor mit identischen geometrischen Abmessungen aber nur einem Dichtsitz 5 an der äußeren Nadel 2 die Nadelöffnungskraft ca. 2100 N (bei Ri) . Dies macht deutlich, dass durch das Vorsehen von zwei Dichtsitzen an der äußeren Nadel 2 die Nadelöffnungskraft F in großem Umfang verringert werden kann. Somit ist es mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung auch möglich, dass ein Piezoaktor verwendet wird, welcher direkt die Nadel 2 anhebt, ohne dass ein aufwendiger und Bauraum einnehmender Übersetzer verwendet wird. Weiterhin ist in Figur 4 im Punkt P2 die Nadelöffnungskraft für die innere Na- del 1 dargestellt. Da im ersten Ausführungsbeispiel an der inneren Nadel nur ein Dichtsitz 8 ausgebildet ist, ist diese Kraft gleich hoch wie im Stand der Technik (vgl. Figur 7, bei R2) . Es sei angemerkt, dass jedoch durch entsprechendes Ausbilden zweier Dichtsitze an der inneren Nadel 1 ebenfalls die Nadelöffnungskraft für diese Nadel verringert werden kann. Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 5 ein Injektor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist beim zweiten Ausführungsbeispiel nur eine Nadel 2 vorgesehen. Im ersten Ausführungsbeispiel weist die Nadel 2 ebenfalls zwei Dicht- sitze 5, 6 auf, wobei Spritzlöcher 7 im Düsenkörper 3 im Bereich zwischen diesen Dichtsitzen 5, 6 angeordnet sind. Unter Druck stehender Kraftstoff wird über einen buchsenförmigen Kraftstoffzufuhrbereich 11 und Bohrungen 4 in eine Bohrung 14 und zum Ende des Sacklochs 13 zugeführt. Dadurch liegt unter Druck stehender Kraftstoff sowohl an einer Seite des ersten Dichtsitzes 5 an als auch an einer Seite des zweiten Dichtsitzes 6. Somit ergibt sich wieder eine Kreisringfläche K, abhängig von den Durchmessern Di bzw. D2 des ersten bzw. zweiten Dichtsitzes 5, 6, sodass wie im ersten Ausführungs- beispiel die Nadelöffnungskraft F im Vergleich mit dem Stand der Technik bei Verwendung nur eines Dichtsitzes deutlich verringert ist. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, sodass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
Zusammenfassend macht sich somit die Erfindung die Tatsache zu nutze, dass bei Verwendung von zwei Nadelsitzen an einer Nadel eine für die Nadelöffnungskraft bestimmende Kreisringfläche senkrecht zur Bewegungsrichtung der Nadel vorhanden ist. Da die Kreisringfläche deutlich kleiner ist als die bei Verwendung gemäß dem Stand der Technik von nur einem Nadelsitz relevante Kreisfläche, ist auch die Öffnungskraft für die Düsennadel deutlich verringert.
Erfindungsgemäß kann weiterhin durch den doppelten Dichtsitz 5, 6 das Schadvolumen sowohl bei Einfachdüsen als auch bei Registerdüsen unabhängig von der Geometrie des Sacklochs 13 deutlich verringert werden. Erfindungsgemäß ist nämlich das Schadvolumen nur direkt unterhalb des doppelten Dichtsitzes 5, 6, d.h. im Bereich der Kreisringfläche K zu finden, sodass das Schadvolumen durch die Geometrie der Düsennadel im Be- reich zwischen dem ersten Dichtsitz 5 und dem zweiten Dichtsitz 6 bestimmt werden kann. Dadurch ergibt sich vorteilhaft eine weitere Reduzierung der Emissionen der Brennkraftmaschine.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen doppelten Dichtsitzes liegt darin, dass durch den doppelten Dichtsitz der Sitzdurchmesser vergrößert werden kann, da aufgrund der erfindungsgemäß verringerten Nadelöffnungskraft F der äußere Durchmesser des Dichtsitzes (erster Dichtsitz 5) bei einer vorgegebenen Nadelöffnungskraft entsprechend vergrößert werden kann. Dadurch ergibt sich eine Vergrößerung der Spritzlochebene, sodass eine Unterbringung von sehr vielen Spritzlöchern im Bereich zwischen den beiden Dichtsitzen 5, 6 auf einfache Weise möglich ist. Dadurch ergeben sich verbesserte Variationsmöglichkeiten für die Anordnung der Spritzlöcher.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rah- men der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Ä- quivalente zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff, umfassend eine Düsennadel (2), welche in einem Düsenkörper (3) angeordnet ist, wobei zwischen der Düsennadel (2) und dem Düsenkörper (3) eine Abdichtung an einem ersten Dichtsitz (5) und an einem zweiten Dichtsitz (6) ausgebildet ist, wobei unter Hochdruck stehender Kraftstoff an einer Seite des ersten Dichtsitzes (5) und an einer Seite des zweiten Dichtsitzes (6) an- liegt.
2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Bohrungen (4; 4, 14) in der Düsennadel (2) gebildet sind, um unter Druck stehenden Kraftstoff zu der ei- nen Seite des zweiten Dichtsitzes (6) zu führen.
3. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spritzloch (7) im Düsenkörper (3) im Bereich zwischen dem ersten Dichtsitz (5) und dem zweiten Dichtsitz (6) ausgebildet ist.
4. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge en zeichnet, dass die Düsennadel (2) im Bereich zwischen dem ersten Dichtsitz (5) und dem zweiten Dichtsitz (6) derart ausgebildet ist, dass ein minimaler Schadraum vorhanden ist.
5. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel eine inne- re Nadel (1) und eine äußere Nadel (2) umfasst.
6. Injektor nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine erste Schließfeder (15) und eine zweite Schließfeder (16), wobei die erste Schließfeder (15) die innere Nadel (1) verschließt und die zweite Schließfeder (16) die äußere Nadel (2) verschließt.
7. Injektor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass für den Einspritzvorgang die Nadeln zeitlich versetzt betätigt werden, insbesondere die äußere Nadel (2) vor der inneren Nadel (1) geöffnet wird.
8. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor zur Betätigung einen Piezoaktor umfasst, welcher unmittelbar auf die Düsennadel, insbesondere die äußere Nadel (2), wirkt.
9. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand zwischen dem ersten Dichtsitz (5) und dem zweiten Dichtsitz (6) etwas größer ist, als ein Durchmesser des Spritzlochs (7) .
10. Verwendung eines Injektors nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einer Speichereinspritzvorrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine.
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