EP1571328A2 - Einspritzventil - Google Patents

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EP1571328A2
EP1571328A2 EP05101340A EP05101340A EP1571328A2 EP 1571328 A2 EP1571328 A2 EP 1571328A2 EP 05101340 A EP05101340 A EP 05101340A EP 05101340 A EP05101340 A EP 05101340A EP 1571328 A2 EP1571328 A2 EP 1571328A2
Authority
EP
European Patent Office
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nozzle needle
nozzle
gap
injection valve
injection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05101340A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1571328A3 (de
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1571328A2 publication Critical patent/EP1571328A2/de
Publication of EP1571328A3 publication Critical patent/EP1571328A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
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    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic
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    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic
    • F02M2200/704—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic with actuator and actuated element moving in different directions, e.g. in opposite directions

Definitions

  • the invention relates to an injection valve with a body with a recess in which a Hubumsetzer is arranged with a piston acting on the actuator. Further the injection valve is associated with a nozzle needle, with hydraulically coupled to the piston via a transmission chamber is and is arranged to be in a closed position prevents fluid flow through a first injection nozzle and in an open position fluid flow through the first one Injector releases.
  • Piezo actuators are increasingly being used, due to their very fast response time on control signals very are well suited to precise the metering of fuel control and optionally during a working cycle lake a cylinder of the internal combustion engine several consecutive Allow partial injections.
  • the fluid pressure in an injection valve for diesel internal combustion engines For example, it can be up to 2000 bar.
  • a fuel injection valve is known with a device for transmitting a movement of a Actuator on an actuator.
  • the device has a first Piston element, which is firmly connected to the actuator, and a second piston member fixed to the actuator, So the nozzle needle is connected.
  • a hydraulic chamber educated.
  • a storage chamber via a Throttle gap hydraulically coupled to the hydraulic chamber.
  • the storage chamber are corrugated tubes for elastic pressure compensation assigned.
  • the object of the invention is to provide an injection valve create that is simple and reliable.
  • the invention is characterized by an injection valve with an actuator, with a body with a recess, in a Hubumsetzer is arranged with a piston, on the the actuator acts.
  • the injection valve also has a Nozzle needle connected to the piston via a transmission chamber is hydraulically coupled and arranged so that in a closed position fluid flow through a first injection nozzle stops and in an open position the fluid flow through a first injection nozzle releases.
  • the transmitter chamber is about at least one gap, on the one hand is limited by the piston, with a high pressure circuit of Fluids coupled.
  • a pressure equalizing gap is radially outward formed of the first gap.
  • the pressure equalizing gap is hydraulically coupled to the high pressure circuit of the fluid.
  • the invention is based on the recognition that by the high Pressure in the high pressure circuit, for example, up to 2000 bar can be carried out widening of the first gap can, which can result in a stroke of the actuator only to a lesser extent or in extreme cases no longer transferred to the nozzle needle.
  • the Pressure equalizing gap acts by the pressure in the gap caused force in the radial direction of a corresponding opposing force, which by the pressure in the Pressure equalization gap is caused, and thus prevents a gap widening, leading to a significant deterioration in efficiency during the transmission of the stroke of the actuator would lead to the nozzle needle.
  • the Pressure equalizing gap with an inlet to the first injection nozzle coupled. This has the advantage that through the Pressure equalization gap on the one hand a gap widening of the first On the other hand, gap is effectively prevented at the same time formed by him the inlet to the first injection nozzle is.
  • the piston is designed as a cup-shaped body.
  • a first The nozzle spring is supported on the one hand on the bottom of the pot pot-shaped body on the other hand is on a Face of the nozzle needle on. So the nozzle spring tightens the Nozzle needle in front of its closed position. This is the injection valve particularly compact design.
  • nozzle needle by an axial bore of her Pot bottom facing side at least along part of her penetrated axial extent and by means of the axial Bore is the first injector hydraulic with the high pressure circuit coupled.
  • the nozzle needle is designed as an outer nozzle needle, the a recess is penetrated in the axial direction, and Further, an inner nozzle needle in the recess of the outer Nozzle needle arranged in such a way that they are in one Closed position fluid flow through a second injection nozzle stops and in an open position the fluid flow through the second injector releases. This is easy a compact injection valve formed with register nozzles.
  • the inner nozzle needle has a driver over which they are with the end face of the outer nozzle needle is coupled. So is a simple control of both nozzle needles on the chain of effects Actuator and Hubumsetzer possible. Furthermore, such is one independent opening and closing of the outer nozzle needle possible.
  • the piston is designed as a cup-shaped body.
  • a second nozzle spring is supported on the one hand on the bottom of the pot of the cup-shaped body and on the other hand on one Spring pad of the inner nozzle needle and thus clamps the inner Nozzle needle in front of its closed position. That's it Injection valve designed to be particularly compact.
  • the arrangement of the first and / or second nozzle spring can also independent of the presence of a pressure equalization gap be realized.
  • the inner nozzle needle by an axial bore of hers the pot bottom side facing at least along one part penetrated their axial extent and by means of the axial Hole are the first and / or second injector hydraulic coupled to the high pressure circuit of the fluid. So can the guide of Hubumsetzers simple and reliable respectively.
  • An injection valve has an injector body 1, a nozzle body 2 and a nozzle retaining nut 4.
  • the nozzle body 2 is fastened to the injector housing 1 by means of the nozzle retaining nut 4.
  • the nozzle body 2 and the injector body 1 form so a body.
  • the injector body 1 has a first recess 6 in which a Actuator 8 is arranged.
  • the actuator is as a stroke actuator formed and is preferably a piezo actuator, comprising a stack of piezoelectric elements.
  • the Piezoactuator changes its axial extent depending on one Actuation with a control signal.
  • the actuator However, as another the expert for this Purpose known and designed as suitable known actuator be.
  • the actuator 8 acts via a transformer 10 to a Hubumsetzer a.
  • the Hubumsetzer includes a cup-shaped Body 12, which is arranged in a recess 14 of the nozzle body 2 is and is preferred in this led.
  • the cup-shaped Body 12 protrudes into this embodiment in the first recess 6 of the injector body. 1
  • An outer nozzle needle 16 is connected via a transmission chamber 18th hydraulically coupled to the cup-shaped body 12.
  • the transmitter chamber 18 is by a at the pot edge of the cup-shaped Body 12 formed frontal surface, through a paragraph on the recess 14 of the nozzle body and through limited a paragraph of the outer nozzle needle 16.
  • the outer nozzle needle 16 is in a region of the recess 14 of the nozzle body 2 out. It is also by means of a first nozzle spring 22 biased so that they fluid flow prevented by a first injection nozzle 24, if no further forces acting on the outer nozzle needle 16. For this purpose, the first nozzle spring 22 is biased accordingly.
  • the first nozzle spring 22 is arranged in a high pressure chamber 28, through the pot bottom of the cup-shaped body 12, a portion of its cylindrical pot wall and a End face 30 of the outer nozzle needle 16 is limited.
  • the high pressure chamber 28 is connected to a high pressure circuit of the fluid coupled. It is in a built-in state of the injector coupled with the high pressure circuit.
  • the first nozzle spring 22 is supported on the one hand on the bottom of the pot of the cup-shaped body 12 and on the other hand on the end face 30 of the outer nozzle needle 16. she is pretensioned accordingly and thus exerts on the outer nozzle needle 16 is a force acting in the closing direction.
  • a first gap 26 is between the outer nozzle needle 16 and the pot-shaped body 12 is formed.
  • the gap of the first gap 26 is chosen to be fast short-term Movements of the actuator substantially free of stroke loss can be implemented.
  • the gap of the first Gap 26 chosen sufficiently large to allow thermal and wear-related changes in length in the actuator and compensate him assigned to the transformer 10, the over the operating time of the injector can occur, and while by fluid from the high pressure chamber 28 via the first Gap 26 flows into the transformer chamber 18.
  • a second gap 32 between the cup-shaped Body 12 and the nozzle body 2 is formed.
  • the second gap 32 is as well as the first gap 26 and in particular with regard to on the interaction of the first and second gap 26,32 designed so that its gap dimensioned so small is that fast and short-term positioning movements of the Actuator 8 largely free of Hubhold on the outside Nozzle needle 16 are transferred.
  • the gap is of the second gap 32 selected so that thermal and wear-related changes in length of the actuator 8 and the transformer 10 are compensated.
  • the second gap 32, the transmitter chamber 18 is also coupled to a high-pressure circuit, with which the injection valve can be coupled.
  • a pressure equalizing gap 34 formed and hydraulically with the high circle of the fluid in the installed state of the injector coupled in, for example, an internal combustion engine.
  • the pressure equalizing gap 34 is radially outside the second gap 32 arranged.
  • the outer nozzle needle 16 is complete in the axial direction penetrated by a recess 35 into which an inner nozzle needle 36 is introduced.
  • the inner nozzle needle 36 is by means of a second nozzle spring 38 in a closing direction biased, that is, in their closed position, in which they prevents the fluid flow through a second injection nozzle 40. In its open position, it gives the fluid flow through the second injection nozzle 40 free.
  • the outer nozzle needle 16 Upon actuation of the actuator is continued with axial extent of the actuator 8 first, the outer nozzle needle 16 from its closed position to its open position in which it moves the fluid flow through the first injection nozzle 24 releases. With increasing stroke of the actuator 8 becomes a game between a driver 42, the inner one Nozzle needle 36 is assigned, and an end face 30 of the used up the outer nozzle needle 16, until finally the outer Nozzle needle 16, the inner nozzle needle 36 via the driver 42 entrains and from its closed position to its open position emotional.
  • the inner nozzle needle 36 has a longitudinal bore 44 introduced, of which the inner nozzle needle 36 of her the pot bottom of the pot-shaped body 12 side facing at least along part of its axial extent is penetrated, and in particular in the part of their axial Extension in which they are guided in the outer nozzle needle 16 is.
  • the longitudinal bore 44 opens into a radial bore 46, which is directed radially outward.
  • the fluid, in particular the fuel so can from the high pressure chamber 28 through the longitudinal bore 44 continues through the radial bore 46 and then in the space between the inner nozzle needle 36 and the outer nozzle needle 16 toward the second injection nozzle 40 flow.
  • a further radial bore 48 downstream of the radial bore 46 in the outer nozzle needle 16 is formed, via which then the fluid further through a gap between the outer nozzle needle 16 and the nozzle body 2 toward the first injection nozzle 24 can flow. This allows the fuel to do so be performed favorably that the Hubumsetzer reliable in guided the nozzle body.
  • FIG 2 In a second embodiment of the injection valve (FIG 2) is in contrast to the first embodiment instead of the inner and outer nozzle needle 36, 16 only the outer Nozzle needle 16 present, which then not with the penetrating Recess 35 is provided in the in the first Embodiment of the injection valve, the inner nozzle needle 36th brought in. But you can at least along a section their axial extent of a longitudinal bore 52nd be penetrated, which has a radial bore 54 with a Gap between the outer nozzle needle 16 and the nozzle body 2 is hydraulically coupled and so the gap hydraulically coupled to the high pressure chamber 28.
  • the fuel supply to the first and / or second injection nozzle 24, 40 also by means of a dotted shown further bore 50 in the nozzle body 2, which preferably branches off from the pressure equalizing gap 34.

Landscapes

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Abstract

Ein Einspritzventil hat einen Stellantrieb (8) und einen Körper mit einer Ausnehmung, in der ein Hubumsetzer mit einem Kolben angeordnet ist, auf den der Stellantrieb (8) einwirkt. Ferner ist eine Düsennadel vorgesehen, die mit dem Kolben über eine Übertragerkammer (18) hydraulisch gekoppelt ist und so angeordnet ist, dass sie in einer Schließposition einen Fluidfluss durch eine erste Einspritzdüse (24) unterbindet und in einer Offenposition den Fluidfluss durch die erste Einspritzdüse (24) freigibt. Die Übertragerkammer (18) ist über mindestens einen Spalt, der einerseits durch den Kolben begrenzt wird, mit einem Hochdruckkreis des Fluids koppelbar. Ein Druckausgleichsspalt (34) ist radial außerhalb des Spalts ausgebildet und ist hydraulisch mit dem Hochdruckkreis des Fluids koppelbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil mit einem Körper mit einer Ausnehmung, in der ein Hubumsetzer angeordnet ist mit einem Kolben auf den der Stellantrieb einwirkt. Ferner ist dem Einspritzventil eine Düsennadel zugeordnet, die mit dem Kolben über eine Übertragerkammer hydraulisch gekoppelt ist und so angeordnet ist, dass sie in einer Schließposition einen Fluidfluss durch eine erste Einspritzdüse unterbindet und in einer Offenposition den Fluidfluss durch die erste Einspritzdüse freigibt.
Als Stellantrieb für ein derartiges Einspritzventil kommen insbesondere bei Einspritzventilen für Brennkraftmaschinen immer häufiger Piezoaktuatoren zum Einsatz, die aufgrund ihrer sehr schnellen Ansprechzeitdauer auf Ansteuersignale sehr gut geeignet sind, um die Zumessung von Kraftstoff präzise zu steuern und gegebenenfalls während eines Arbeitszyklussees eines Zylinders der Brennkraftmaschine mehrere aufeinanderfolgende Teileinspritzungen zu ermöglichen.
Der Fluiddruck in einem Einspritzventil für Diesel-Brennkraftmaschinen kann beispielsweise bis zu 2000 bar betragen.
Aus der EP 1 111 230 A2 ist ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt mit einer Vorrichtung zum Übertragen einer Bewegung eines Aktors auf ein Stellglied. Die Vorrichtung weist ein erstes Kolbenelement auf, das fest mit dem Aktor verbunden ist, und ein zweites Kolbenelement, das fest mit dem Stellglied, also der Düsennadel verbunden ist. Zwischen dem ersten Kolbenelement und dem zweiten Kolbenelement ist eine Hydraulikkammer ausgebildet. Ferner ist eine Speicherkammer über einen Drosselspalt mit der Hydraulikkammer hydraulisch gekoppelt. Der Speicherkammer sind Wellrohre zum elastischen Druckausgleich zugeordnet. Eine derartige Vorrichtung ist sehr aufwendig und somit teuer in der Herstellung.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einspritzventil zu schaffen, das einfach und zuverlässig ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Einspritzventil mit einem Stellantrieb, mit einem Körper mit einer Ausnehmung, in der ein Hubumsetzer angeordnet ist mit einem Kolben, auf den der Stellantrieb einwirkt. Das Einspritzventil hat ferner eine Düsennadel, die mit dem Kolben über eine Übertragerkammer hydraulisch gekoppelt ist und so angeordnet ist, dass sie in einer Schließposition einen Fluidfluss durch eine erste Einspritzdüse unterbindet und in einer Offenposition den Fluidfluss durch eine erste Einspritzdüse freigibt. Die Übertragerkammer ist über mindestens einen Spalt, der einerseits durch den Kolben begrenzt wird, mit einem Hochdruckkreis des Fluids koppelbar. Ein Druckausgleichsspalt ist radial außerhalb des ersten Spalts ausgebildet. Der Druckausgleichsspalt ist hydraulisch mit dem Hochdruckkreis des Fluids koppelbar.
Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass durch den hohen Druck in dem Hochdruckkreis, der beispielsweise bis zu 2000 bar betragen kann eine Aufweitung des ersten Spalts erfolgen kann, die zur Folge haben kann, dass ein Hub des Stellantriebs nur noch in verringertem Maße oder im Extremfall gar nicht mehr auf die Düsennadel übertragen wird. Durch den Druckausgleichsspalt wirkt der durch den Druck in dem Spalt hervorgerufenen Kraft in radialer Richtung einer entsprechende gegengerichtete Kraft entgegen, die durch den Druck in dem Druckausgleichsspalt hervorgerufen wird, und verhindert so eine Spaltaufweitung, die zu einer deutlichen Wirkungsgradverschlechterung bei der Übertragung des Hubs des Stellantriebs auf die Düsennadel führen würde.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Druckausgleichsspalt mit einem Zulauf zu der ersten Einspritzdüse gekoppelt. Dies hat den Vorteil, dass durch den Druckausgleichsspalt einerseits eine Spaltaufweitung des ersten Spalt wirksam verhindert wird andererseits gleichzeitig durch ihn der Zulauf zu der ersten Einspritzdüse ausgebildet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kolben als topfförmiger Körper ausgebildet. Eine erste Düsenfeder stützt sich einerseits auf den Topfboden des topfförmigen Körpers ab und liegt andererseits auf einer Stirnfläche der Düsennadel auf. So spannt die Düsenfeder die Düsennadel in ihre Schließposition vor. Dadurch ist das Einspritzventil besonders kompakt ausgebildet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Düsennadel durch eine axiale Bohrung von ihrer dem Topfboden zugewandten Seite zumindest entlang eines Teils ihrer axialen Erstreckung durchdrungen und mittels der axialen Bohrung ist die erste Einspritzdüse hydraulisch mit dem Hochdruckkreis koppelbar. Dadurch kann die Führung des Hubumsetzers einfach und gleichzeitig zuverlässig erfolgen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Düsennadel als äußere Düsennadel ausgebildet, die von einer Ausnehmung in axialer Richtung durchdrungen wird, und ferner ist eine innere Düsennadel in der Ausnehmung der äußeren Düsennadel angeordnet und zwar derart, dass sie in einer Schließposition einen Fluidfluss durch eine zweite Einspritzdüse unterbindet und in einer Offenposition den Fluidfluss durch die zweite Einspritzdüse freigibt. Dadurch ist einfach ein kompaktes Einspritzventil mit Registerdüsen ausgebildet.
In diesem Zusammenhang ist es ferner vorteilhaft, wenn die innere Düsennadel einen Mitnehmer aufweist, über den sie mit der Stirnfläche der äußeren Düsennadel koppelbar ist. So ist ein einfaches Ansteuern beider Düsennadeln über die Wirkungskette Stellantrieb und Hubumsetzer möglich. Ferner ist so ein unabhängiges Öffnen und Schließen der äußeren Düsennadel möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kolben als topfförmiger Körper ausgebildet. Eine zweite Düsenfeder stützt sich einerseits auf den Topfboden des topfförmigen Körpers ab und liegt andererseits auf einer Federauflage der inneren Düsennadel auf und spannt so die innere Düsennadel in ihre Schließposition vor. Dadurch ist das Einspritzventil besonders kompakt ausgebildet.
Die Anordnung der ersten und/oder zweiten Düsenfeder kann auch unabhängig von dem Vorhandensein eines Druckausgleichsspalts realisiert sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die innere Düsennadel durch eine axiale Bohrung von ihrer dem Topfboden zugewandten Seite zumindest entlang eines Teils ihrer axialen Erstreckung durchdrungen und mittels der axialen Bohrung sind die erste und/oder zweite Einspritzdüse hydraulisch mit dem Hochdruckkreis des Fluids koppelbar. So kann die Führung des Hubumsetzers einfach und gleichzeitig zuverlässig erfolgen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
  • Figur 1 eine erste Ausführungsform eines Einspritzventils und
  • Figur 2 eine zweite Ausführungsform des Einspritzventils.
    • Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
    Ein Einspritzventil hat einen Injektorkörper 1, einen Düsenkörper 2 und eine Düsenspannmutter 4. Der Düsenkörper 2 ist mittels der Düsenspannmutter 4 an dem Injektorgehäuse 1 befestigt. Der Düsenkörper 2 und der Injektorkörper 1 bilden so einen Körper aus.
    Der Injektorkörper 1 hat eine erste Ausnehmung 6, in der ein Stellantrieb 8 angeordnet ist. Der Stellantrieb ist als Hub-Stellantrieb ausgebildet und ist vorzugsweise ein Piezoaktuator, der einen Stapel piezoelektrischer Elemente umfasst. Der Piezoaktuator ändert seine axiale Ausdehnung abhängig von einer Beaufschlagung mit einem Stellsignal. Der Stellantrieb kann jedoch auch als ein anderer dem Fachmann für diesen Zweck bekannter und als geeignet bekannter Stellantrieb ausgebildet sein.
    Der Stellantrieb 8 wirkt über einen Übertrager 10 auf einen Hubumsetzer ein. Der Hubumsetzer umfasst einen topfförmigen Körper 12, der in einer Ausnehmung 14 des Düsenkörpers 2 angeordnet ist und bevorzugt in dieser geführt ist. Der topfförmige Körper 12 ragt in diesem Ausführungsbeispiel hinein in die erste Ausnehmung 6 des Injektorkörpers 1.
    Eine äußere Düsennadel 16 ist über eine Übertragerkammer 18 mit dem topfförmigen Körper 12 hydraulisch gekoppelt. Die Übertragerkammer 18 wird durch eine an dem Topfrand des topfförmigen Körpers 12 ausgebildete stirnförmige Fläche, durch einen Absatz an der Ausnehmung 14 des Düsenkörpers und durch einen Absatz der äußeren Düsennadel 16 begrenzt.
    Die äußere Düsennadel 16 ist in einem Bereich der Ausnehmung 14 des Düsenkörpers 2 geführt. Sie ist ferner mittels einer ersten Düsenfeder 22 so vorgespannt, dass sie einen Fluidfluss durch eine erste Einspritzdüse 24 verhindert, wenn keine weiteren Kräfte auf die äußere Düsennadel 16 einwirken. Dazu ist die erste Düsenfeder 22 entsprechend vorgespannt. Die erste Düsenfeder 22 ist in einer Hochdruckkammer 28 angeordnet, die durch den Topfboden des topfförmigen Körpers 12, einem Teilbereich seiner zylinderförmigen Topfwand und einer Stirnfläche 30 der äußeren Düsennadel 16 begrenzt wird.
    Die Hochdruckkammer 28 ist mit einem Hochdruckkreis des Fluids koppelbar. Sie ist in einem eingebauten Zustand des Einspritzventils mit dem Hochdruckkreis gekoppelt.
    Die erste Düsenfeder 22 stützt sich einerseits auf den Topfboden des topfförmigen Körpers 12 ab und liegt andererseits auf der Stirnfläche 30 der äußeren Düsennadel 16 auf. Sie ist entsprechend vorgespannt und übt so auf die äußere Düsennadel 16 eine in Schließrichtung wirkende Kraft aus.
    Ein erster Spalt 26 ist zwischen der äußeren Düsennadel 16 und dem topfförmigen Körper 12 ausgebildet. Das Spaltmaß des ersten Spalts 26 ist so gewählt, dass schnelle kurzzeitige Bewegungen des Stellantriebs im wesentlichen frei von Hubverlust umsetzbar sind. Andererseits ist das Spaltmaß des ersten Spalts 26 ausreichend groß gewählt, um damit thermische und verschleißbedingte Längenänderungen in dem Stellantrieb und dem ihm zugeordneten Übertrager 10 auszugleichen, die über die Betriebsdauer des Einspritzventils auftreten können, und zwar indem Fluid von der Hochdruckkammer 28 über den ersten Spalt 26 in die Übertragerkammer 18 nachfließt.
    Ferner ist ein zweiter Spalt 32 zwischen dem topfförmigen Körper 12 und dem Düsenkörper 2 ausgebildet. Der zweite Spalt 32 ist ebenso wie der erste Spalt 26 und insbesondere im Hinblick auf das Zusammenwirken des ersten und zweiten Spalts 26,32 so ausgebildet, dass sein Spaltmaß so klein dimensioniert ist, dass schnelle und kurzzeitige Stellbewegungen des Stellantriebs 8 weitgehend frei von Hubverlust auf die äußere Düsennadel 16 übertragen werden. Andererseits ist das Spaltmaß des zweiten Spalts 32 so gewählt, dass damit thermische und verschleißbedingte Längenänderungen des Stellantriebs 8 und des Übertragers 10 ausgeglichen werden. Der zweite Spalt 32 koppelt die Übertragerkammer 18 ebenfalls mit einem Hochdruckkreis, mit dem das Einspritzventil koppelbar ist.
    Ferner ist zwischen dem Injektorkörper 1 und dem Düsenkörper 2 ein Druckausgleichsspalt 34 ausgebildet und hydraulisch mit dem Hochkreis des Fluids im eingebauten Zustand des Einspritzventils in beispielsweise einer Brennkraftmaschine gekoppelt. Der Druckausgleichsspalt 34 ist radial außerhalb des zweiten Spalts 32 angeordnet. Durch den Druck des Fluids in dem Druckausgleichsspalt 34 wird eine radial nach innen wirkende Kraft erzeugt, die einer Aufweitung des ersten Spalts 26 und des zweiten Spalts 32 hervorgerufen durch dort jeweils hervorgerufene Kräfte durch den dort herrschenden Druck des Fluids entgegenwirkt. Auf diese Weise kann einfach sichergestellt werden, dass auch bei sehr hohen Drücken, beispielsweise von 2000 Bar, eine weitgehend verlustfreie Umsetzung des Hubs des Stellantriebs 8 auf die äußere Düsennadel 16 sichergestellt ist und dennoch die Funktion des Hubumsetzers, also bevorzugt das Umkehren der Hubrichtung, gegenbenenfalls das Verstärken des Hubes und gegebenenfalls des Längenausgleichs, sicher und zuverlässig dauerhaft gewährleistet ist.
    Die äußere Düsennadel 16 ist in axialer Richtung vollständig von einer Ausnehmung 35 durchdrungen, in die eine innere Düsennadel 36 eingebracht ist. Die innere Düsennadel 36 wird mittels einer zweiten Düsenfeder 38 in eine Schließrichtung vorgespannt, das heißt in ihre Schließposition, in der sie den Fluidfluss durch eine zweite Einspritzdüse 40 verhindert. In ihrer Offenposition gibt sie den Fluidfluss durch die zweite Einspritzdüse 40 frei.
    Bei einem Betätigen des Stellantriebs wird mit fortgesetzter axialer Ausdehnung des Stellantriebs 8 zuerst die äußere Düsennadel 16 von ihrer Schließposition in ihre Offenposition bewegt, in der sie den Fluidfluss durch die erste Einspritzdüse 24 freigibt. Mit zunehmenden Hub des Stellantriebs 8 wird ein Spiel zwischen einem Mitnehmer 42, der der inneren Düsennadel 36 zugeordnet ist, und einer Stirnfläche 30 der äußeren Düsennadel 16 aufgebraucht, bis schließlich die äußere Düsennadel 16 die innere Düsennadel 36 über den Mitnehmer 42 mitnimmt und von ihrer Schließposition hin zu ihrer Offenposition bewegt.
    Bevorzugt ist in die innere Düsennadel 36 eine Längsbohrung 44 eingebracht, von der die innere Düsennadel 36 von ihrer dem Topfboden des topfförmigen Körpers 12 zugewandten Seite zumindest entlang eines Teils ihrer axialen Erstreckung durchdrungen ist und zwar insbesondere in dem Teil ihrer axialen Erstreckung, in dem sie in der äußeren Düsennadel 16 geführt ist. Die Längsbohrung 44 mündet in eine Radialbohrung 46, die radial nach außen gerichtet ist. Das Fluid, insbesondere der Kraftstoff, kann so von der Hochdruckkammer 28 durch die Längsbohrung 44 weiter durch die Radialbohrung 46 und anschließend in den Zwischenraum zwischen der inneren Düsennadel 36 und der äußeren Düsennadel 16 hin in Richtung zu der zweiten Einspritzdüse 40 strömen. Bevorzugt ist ferner eine weitere Radialbohrung 48 stromabwärts der Radialbohrung 46 in der äußeren Düsennadel 16 ausgebildet, über die dann das Fluid weiter durch einen Zwischenraum zwischen der äußeren Düsennadel 16 und dem Düsenkörper 2 hin zu der ersten Einspritzdüse 24 strömen kann. Dadurch kann der Kraftstoff so günstig geführt werden, dass der Hubumsetzer zuverlässig in dem Düsenkörper geführt ist.
    In einer zweiten Ausführungsform des Einspritzventils (Figur 2) ist im Unterschied zu der ersten Ausführungsform statt der inneren und äußeren Düsennadel 36, 16 lediglich die äußere Düsennadel 16 vorhanden, die dann nicht mit der sie durchdringenden Ausnehmung 35 versehen ist, in die in der ersten Ausführungsform des Einspritzventils die innere Düsennadel 36 eingebracht. Sie kann aber zumindest entlang eines Teilbereichs ihrer axialen Erstreckung von einer Längsbohrung 52 durchdrungen sein, die über eine Radialbohrung 54 mit einem Zwischenraum zwischen der äußeren Düsennadel 16 und dem Düsenkörper 2 hydraulisch gekoppelt ist und so der Zwischenraum hydraulisch gekoppelt ist mit der Hochdruckkammer 28.
    Alternativ kann die Kraftstoffzufuhr zu der ersten und/oder zweiten Einspritzdüse 24, 40 auch mittels einer gepunktet dargestellten weiteren Bohrung 50 in dem Düsenkörper 2 erfolgen, die bevorzugt abzweigt von dem Druckausgleichsspalt 34.

    Claims (8)

    1. Einspritzventil
      mit einem Stellantrieb (8),
      mit einem Körper mit einer Ausnehmung, in der ein Hubumsetzer angeordnet ist mit einem Kolben, auf den der Stellantrieb (8) einwirkt,
      mit einer Düsennadel, die mit dem Kolben über eine Übertragerkammer (18) hydraulisch gekoppelt ist und so angeordnet ist, dass sie in einer Schließposition einen Fluidfluss durch eine erste Einspritzdüse (24) unterbindet und in einer Offenposition den Fluidfluss durch die erste Einspritzdüse (24) freigibt,
      wobei die Übertragerkammer (18) über mindestens einen Spalt, der einerseits durch den Kolben begrenzt wird, mit einem Hochdruckkreis des Fluids koppelbar ist, und
      wobei ein Druckausgleichsspalt (34) radial außerhalb des Spalts ausgebildet ist und der Druckausgleichsspalt (34) hydraulisch mit dem Hochdruckkreis des Fluids koppelbar ist.
    2. Einspritzventil nach Anspruch 1, bei dem der Druckausgleichsspalt (34) mit einem Zulauf zu der ersten Einspritzdüse (24) gekoppelt ist.
    3. Einspritzventil, bei dem der Kolben als topfförmiger Körper (12) ausgebildet ist und sich eine erste Düsenfeder (22) einerseits auf dem Topfboden des topfförmigen Körpers (12) abstützt und andererseits auf einer Stirnfläche der Düsennadel aufliegt und so die Düsennadel in ihre Schließposition vorspannt.
    4. Einspritzventil nach Anspruch 3, bei dem die Düsennadel durch eine axiale Bohrung (44) von ihrer dem Topfboden des topfförmigen Körpers (12) zugewandten Seite zumindest entlang eines Teils ihrer axialen Erstreckung durchdrungen ist und mittels der axialen Bohrung (44) die erste Einspritzdüse (24) hydraulisch mit dem Hochdruckkreis des Fluids koppelbar ist.
    5. Einspritzventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Düsennadel als äußere Düsennadel (16) ausgebildet ist, die von einer Ausnehmung in axialer Richtung (35) durchdrungen ist, und bei dem eine innere Düsennadel (36) in der Ausnehmung (35) der äußeren Düsennadel (16) angeordnet ist und zwar derart, dass sie in ihrer Schließposition einen Fluidfluss durch eine zweite Einspritzdüse (40) unterbindet und in einer Offenposition den Fluidfluss durch die zweite Einspritzdüse (40) freigibt.
    6. Einspritzventil nach Anspruch 5, bei dem die innere Düsennadel (36) einen Mitnehmer (42) aufweist, über den sie mit der Stirnfläche (30) der äußeren Düsennadel (16) koppelbar ist.
    7. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem der Kolben als topfförmiger Körper (12) ausgebildet ist und sich eine zweite Düsenfeder (38) einerseits auf dem Topfboden des topfförmigen Körper (12) abstützt und andererseits auf einer Federauflage der inneren Düsennadel (36) aufliegt und so die innere Düsennadel (36) in ihre Schließposition vorspannt.
    8. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem die innere Düsennadel (36) durch eine axiale Bohrung (44) entlang eines Teils ihrer axialen Erstreckung durchdrungen ist und mittels der axialen Bohrung (44) die erste und/oder zweite Einspritzdüse (24, 40) hydraulisch mit dem Hochdruckkreis koppelbar ist.
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