DE10300045A1 - Nach innen öffnende Variodüse - Google Patents

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DE10300045A1
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Joachim Boltz
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Es wird eine Kraftstoff-Einspritzdüse (1) vorgeschlagen, bei welcher eine innere Düsennadel (7) und eine äußere Düsennadel (8) unabhängig voneinander betätigt werden können. Beim Öffnen der äußeren Düsennadel (5) wird ein Kraftstoffstrahl in Richtung der Längsachse der Kraftstoff-Einspritzdüse (1) in den Brennraum eingespritzt, während beim Öffnen der inneren Düsennadel (7) der Kraftstoff seitlich in den Brennraum eingespritzt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der DE 40 23 223 A1 ist eine Kraftstoff-Einspritzdüse mit zwei koaxial zueinander angeordneten Düsennadeln bekannt. In dem die Düsennadeln umgebenden Ventilkörper ist ein gemeinsamer Düsennadelsitz für beide Düsennadeln vorgesehen. Infolgedessen wird, sowohl wenn die erste Düsennadel geöffnet wird, als auch, wenn die zweite Düsennadel geöffnet wird, jeweils Kraftstoff unter einem Winkel von beispielsweise 60° zur Längsachse der Kraftstoff-Einspritzdüse in den Brennraum eingespritzt. Diese Einspritzwinkel sind beim sogenannten Heterogen-Betrieb der Brennkraftmaschine erforderlich.
  • In manchen Lastzuständen der Brennkraftmaschine ist es jedoch vorteilhaft, wenn der Kraftstoff in Richtung der Längsachse der Kraftstoff-Einspritzdüse in den Brennraum eingespritzt wird (Homogen-Betrieb).
  • In der WO 02/18775 wird der Unterschied zwischen dem sogenannten Homogen-Betrieb und dem Heterogen-Betrieb einer Brennkraftmaschine ausführlich erläutert. Auf diese Erläuterungen wird hiermit Bezug genommen.
    •
  • Bei einer Kraftstoff-Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine mit einem in den Brennraum ragenden Düsenkörper, mit zwei koaxialen federbelasteten Düsennadeln, wobei die äußere Düsennadel im Düsenkörper geführt ist, mit einem ersten Düsennadelsitz im Düsenkörper für die äußere Düsennadel und mit einem zweiten Düsennadelsitz für die innere Düsennadel, wobei die innere Düsennadel in der äußeren Düsennadel geführt wird und der zweite Düsennadelsitz in der äußeren Düsennadel angeordnet ist, kann erreicht werden, dass Einspritzungen sowohl in Richtung der Längsachse der Kraftstoff-Einspritzdüse als auch unter einem nahezu beliebigen Winkel zu dieser Längsachse in den Brennraum erfolgen können. Dadurch kann das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine weiter optimiert werden, was sich insbesondere vorteilhaft auf die Geräusch- und Emissionsentwicklung der Brennkraftmaschine auswirkt.
  • Bei einer Variante der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzdüse ist vorgesehen, dass in der äußeren Düsennadel ein mit einer Druckschulter der inneren Düsennadel zusammenwirkender erster Druckraum ausgebildet ist, und dass der erste Druckraum über eine Versorgungsbohrung in der äußeren Düsennadel mindestens mittelbar mit dem Druck eines Common-Rails beaufschlagt wird.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die innere Düsennadel mit ihrem den Brennraum abgewandten Ende einen in der äußeren Düsennadel vorhandenen ersten Steuerraum einenends begrenzt, und dass ein mit der äußeren Düsennadel zusammenwirkendes Verschlussstück den ersten Steuerraum anderenends begrenzt. Bei diesen Ausführungsformen wird ein fertigungstechnisch einfacher Aufbau der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzdüse ermöglicht.
  • Alternativ kann der Durchmesser der inneren Düsennadel an ihrem dem Brennraum abgewandten Ende größer als der Durchmesser der Druckschulter der inneren Düsennadel sein oder im ersten Steuerraum eine Schließfeder vorhanden sein, die sich einenends an der inneren Düsennadel und anderenends an dem Verschlussstück abstützt. Durch die genannten Alternativen, welche auch miteinander kombiniert werden können, wird einmal hydraulisch und das andere Mal durch die Vorspannung der Schließfeder das Schließen der inneren Düsennadel gewährleistet.
  • Weitere Varianten der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzdüse sehen vor, dass der erste Steuerraum über eine erste Zulaufdrossel mit Kraftstoff aus dem Common-Rail versorgt wird, dass der erste Steuerraum über eine erste Ablaufdrossel und über ein erstes Wegeventil, insbesondere ein 2/2-Wegeventil, mit einem Kraftstoffrücklauf hydraulisch in Verbindung steht, wobei die erste Zulaufdrossel in dem Verschlussstück oder in der äußeren Düsennadel angeordnet sein kann und die erste Ablaufdrossel in dem Verschlussstück angeordnet ist. Allen diesen Ausführungsvarianten gemeinsam ist die einfache Herstellbarkeit und wegen der daraus resultierenden hohen Fertigungsgenauigkeit ein günstiges Betriebsverhalten der Kraftstoff-Einspritzdüse.
  • In weiterer Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass die äußere Düsennadel mit ihrem dem Brennraum abgewandten Ende einenends einen in dem Düsenkörper vorhandenen zweiten Steuerraum begrenzt, und dass das Verschlussstück den zweiten Steuerraum anderenends begrenzt. Dadurch wird die Zahl der benötigten Bauteile klein gehalten und eine einfache Fertigung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzdüse ermöglicht.
  • In weiterer Ergänzung dieser erfindungsgemäßen Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der zweite Steuerraum über eine zweite Zulaufdrossel mit Kraftstoff aus dem Common-Rail versorgt wird, und dass der zweite Steuerraum über eine zweite Ablaufdrossel und über ein zweites Wegeventil, insbesondere ein 2/2-Wegeventil, mit dem Kraftstoffrücklauf hydraulisch in Verbindung steht.
  • Alternativ kann der zweite Steuerraum über die Versorgungsbohrung, den ersten Steuerraum und die zweite Zulaufdrossel mit Kraftstoff aus dem Common-Rail versorgt werden, wobei in diesem Fall der zweite Steuerraum über eine zweite Ablaufdrossel und über ein zweites Wegeventil, insbesondere ein 2/2-Wegeventil mit dem Kraftstoffrücklauf in Verbindung steht und der erste Druckraum mit einem Druck beaufschlagbar ist, welcher größer als der Druck im Common-Rail ist. Durch diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzdüse wird sichergestellt, dass der im Common-Rail benötigte Druck nicht so hoch sein muss, wie der gewünschte maximale Einspritzdruck und außerdem steht der Einspritzdruck nicht dauernd, sondern nur während der Einspritzung, in der Kraftstoff-Einspritzdüse an.
  • Um den Druck im Common-Rail auf den gewünschten Einspritzdruck anzuheben, kann zwischen Common-Rail und erstem Druckraum ein hyraulischer Druckübersetzer vorgesehen sein, dessen Niederdruckanschluss mit dem Common-Rail hydraulisch in Verbindung steht, dessen Hochdruckanschluss mit dem ersten Druckraum hydraulisch in Verbindung steht und dessen Druck in einem Absteuerraum über ein 3/2-Wegeventil entweder mit dem Common-Rail oder dem Kraftstoffrücklauf verbindbar ist. Durch diesen Druckübersetzer kann auf einfache und bewährte Weise der Druck angehoben werden, wobei die Steuerung von Einspritzbeginn und -dauer durch eine geeignete Ansteuerung des 3/2-Wegeventils bewirkt wird.
  • Um die Hochdruckseite des Druckübersetzers und damit auch die erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzdüse mit Kraftstoff zu versorgen, kann zwischen Common-Rail und Hochdruckanschluss des Druckübersetzers eine hydraulische Verbindung mit einem Rückschlagventil vorgesehen werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die zweite Zulaufdrossel in dem Verschlussstück angeordnet ist, so dass die Abstimmung von Zulaufdrosseln und Ablaufdrosseln der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzdüse unmittelbar bei der Herstellung des Verschlussstücks vorgenommen werden kann. Auch dadurch lässt sich die Herstellung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzdüse und deren Betriebsverhalten auf einfache Weise verbessern. Auch die Streuungen im Betriebsverhalten der Kraftstoff-Einspritzdüsen bei einer Großserienfertigung kann verringert werden.
  • Erfindungsgemäß können die Wege-Ventile durch einen Elektromagneten oder einen Piezoaktor betätigt werden.
    •
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.
  • Es zeigen:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzdüse im Längsschnitt,
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzdüse mit Druckübersetzer,
  • 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzdüse,
  • 4 Vergrößerte Darstellungen der Spritzlöcher von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Kraftstoff-Einspritzdüsen und
  • 5 eine schematische Darstellung einer Kraftstoffeinspritzanlage mit erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzdüsen und
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzdüse 1 im Längsschnitt dargestellt. Die Kraftstoff-Einspritzdüse 1 besteht im Wesentlichen aus einem Düsenkörper 3, in dem eine äußere Düsennadel 5 dichtend geführt ist. In der äußeren Düsennadel 5 ist eine innere Düsennadel 7 ebenfalls dichtend geführt. Mit einem brennraumseitigen Ende 9 ragt die Kraftstoff-Einspritzdüse 1 in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine. An dem dem nicht dargestellten Brennraum abgewandten Ende des Düsenkörpers 3 ist dieser mit einem Verschlussstück 11 verschlossen.
  • Die Kraftstoff-Einspritzdüse 1 wird von einem Common-Rail 114 über eine Kraftstoff-Hochdruckleitung 13 mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff versorgt. Die Steuer- und Leckagemengen werden über einen Kraftstoffrücklauf 15 abgeführt.
  • Wie aus 1 erkennbar, weist die äußere Düsennadel 5 eine gestufte Mittenbohrung 17 auf, in welcher die innere Düsennadel 7 geführt ist. Die innere Düsennadel 7 hat im Wesentlichen drei verschiedene Durchmesser, die in 1 mit D1, D2 und D3 bezeichnet sind. Es gelten, sofern nichts anderes angemerkt wird, folgende Relationen: D3 ≥ D2 und D1 ≤ D2
  • Wenn D3 = D2 ist, wird eine Schließfeder benötigt.
  • An ihrem brennraumseitigen Ende hat die innere Düsennadel 7 einen ersten Durchmesser D1, der in eine Spitze 19 übergeht. Die Spitze 19 der inneren Düsennadel 7 liegt in geschlossenem Zustand auf einem ersten Düsennadelsitz 21, welcher am Ende der gestuften Mittenbohrung 17 der äußeren Düsennadel 5 vorhanden ist, auf.
  • Zwischen erstem Durchmesser D1 und zweitem Durchmesser D2 ist eine Druckschulter 23 an der inneren Düsennadel 7 ausgebildet. Diese erste Druckschulter 23 begrenzt einen von der gestuften Mittenbohrung 17 der äußeren Düsennadel 5 gebildeten ersten Druckraum 25. Der erste Druckraum 25 wird über eine Versorgungsbohrung 27 in der äußeren Düsennadel 5 und die Hochdruckleitung 13 mit Kraftstoff aus dem Common-Rail 114 versorgt.
  • Die innere Düsennadel 7 ist mit ihrem zweiten Durchmesser D2 dichtend in der gestuften Mittenbohrung 17 der äußeren Düsennadel 5 geführt.
  • An ihrem dem Brennraum abgewandten Ende 29 hat die innere Düsennadel 7 einen dritten Durchmesser der D3, welcher größer als der zweite Durchmesser D2 ist, und begrenzt einen ersten Steuerraum 31. Die innere Düsennadel 7 ist auch mit ihrem dritten Durchmesser D3 dichtend in der gestuften Mittenbohrung 17 der äußeren Düsennadel 5 geführt.
  • Auf der dem Ende 29 der inneren Düsennadel 7 entgegengesetzten Ende wird der erste Steuerraum 31 durch das Verschlussstück 11 begrenzt. Das Verschlussstück 11 ist ebenfalls dichtend in die gestufte Mittenbohrung 17 der äußeren Düsennadel 5 eingebracht. Die innere Düsennadel 7 kann sich relativ zum Verschlussstück 11 und zur äußeren Düsennadel 5 bewegen.
  • Der erste Steuerraum 31 ist über die Hochdruckleitung 13, in der sich eine erste Zulaufdrossel 33 befindet, mit dem Common-Rail 114 hydraulisch verbunden. Über eine erste Ablaufdrossel 35 und ein erstes 2/2-Wegeventil 37 ist der erste Steuerraum mit dem Kraftstoffrücklauf 15 hyraulisch verbindbar.
  • Die Betätigung der inneren Düsennadel 7 durch Ansteuern des ersten 2/2-Wegeventils 37 auf folgende Weise: Wenn die innere Düsennadel 7 vom ersten Düsennadelsitz 21 abheben soll, um eine Einspritzung auszulösen, wird das erste 2/2-Wegeventil 37 geöffnet, so dass der Druck im ersten Steuerraum 31 abfällt und durch die im Wesentlichen auf die erste Druckschulter 25 wirkende hydraulische Kraft die innere Düsennadel 7 vom ersten Düsennadelsitz 21 abhebt. In Folge dessen wird Kraftstoff durch die in der äußeren Düsennadel 5 angeordneten ersten Spritzlöcher 39 in den Brennraum eingespritzt. Sobald das erste 2/2-Wegeventil 37 wieder geschlossen wird, steigt der Druck im ersten Steuerraum 31 wieder an und die auf das dem Brennraum abgewandten Ende 29 der inneren Düsennadel 7 wirkende hydraulische Kraft bewegt die innere Düsennadel 7 entgegen der auf die Druckschulter 25 wirkenden hydraulischen Kraft wieder auf den ersten Düsennadelsitz 21.
  • Die äußere Düsennadel 5 ist in einer gestuften Mittenbohrung 41 des Düsenkörpers 3 mit ihren Durchmessern D4 und D5 dichtend geführt. Die gestufte Mittenbohrung 41 begrenzt zusammen mit einer zweiten Druckschulter 43 der äußeren Düsennadel 5 einen zweiten Druckraum 45.
  • Mit ihrem dem Brennraum abgewandten Ende 47 begrenzt die äußere Düsennadel 5 zusammen mit dem Verschlussstück 11 und der gestuften Mittenbohrung 41 einen zweiten Steuerraum 49. Über eine zweite Zulaufdrossel 51 ist der zweite Steuerraum 49 mit dem Common-Rail 114 hydraulisch verbunden.
  • Über eine zweite Ablaufdrossel 53 und ein zweites 2/2-Wegeventil 55 ist der zweite Steuerraum 99 mit dem Kraftstoffrücklauf 15 verbindbar. Die zweite Zulaufdrossel 51 und die zweite Ablaufdrossel 53 sind in dem Verschlussstück 11 angeordnet.
  • Wenn die äußere Düsennadel 5 von ihrem Sitz im Düsenkörper 3 abheben soll, wird das zweite 2/2-Wegeventil 55 geöffnet, so dass der Druck im zweiten Steuerraum 49 absinkt und die auf die zweite Druckschulter 43 wirkende hydraulische Kraft die äußere Düsennadel 5 von ihrem nicht dargestellten Sitz im Düsenkörper 3 abhebt. Wenn die äußere Düsennadel 5 von ihrem nicht dargestellten Sitz im Düsenkörper 3 abgehoben hat, kann Kraftstoff durch in 4 dargestellte zweite Spritzlöcher 40 in den Brennraum eingespritzt werden. Dabei wird der Kraftstoff in erster Näherung in Richtung in der Längsachse der Kraftstoff-Einspritzdüse 1 eingespritzt.
  • Sobald das zweite 2/2-Wegeventil 55 wieder geschlossen wird, kommt es zu einem Druckanstieg im zweiten Steuerraum 49, so dass die äußere Düsennadel 5 wieder auf ihren Düsennadelsitz gepresst wird.
  • Bei der Bemessung der erfindungsgemäßen Kraftstoffdüse 1 ist darauf zu achten, dass die Ringfläche am Ende 47 der äußeren Düsennadel 5, welche durch die Durchmesser D5 und D3 begrenzt wird, größer ist als die Fläche der zweiten Druckschulter 43, damit bei gleichem Druck im zweiten Druckraum 45 und im zweiten Steuerraum 49 eine resultierende hydraulische Kraft entsteht, welche die äußere Düsennadel 5 auf ihren Dichtsitz im Düsenkörper 3 presst.
  • Die in 1 nicht dargestellten zweiten Spritzlöcher 40 der äußeren Düsennadel 5 sind so angeordnet, dass der Kraftstoff in Richtung der Längsachse der Kraftstoff-Einspritzdüse 1 in dem nicht dargestellten Brennraum eingespritzt wird (siehe dazu auch 4). Leichte Abweichungen zwischen der Richtung des eingespritzten Kraftstoffstrahls und der Längsachse der Kraftstoff-Einspritzdüse sind auch möglich und teilweise erwünscht. Dadurch kann in manchen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine ein verbessertes Verbrennungs- und Emissionsverhalten derselben erzielt werden.
  • Wenn der Kraftstoff seitlich in den nicht dargestellten Brennraum eingespritzt werden soll, wird die innere Düsennadel 7 geöffnet. Es ist auch möglich, erst die innere Düsennadel 7 zu öffnen und bei geöffneter innerer Düsennadel 7 zusätzlich die äußere Düsennadel 5 von ihrem Düsennadelsitz abzuheben, so dass eine große Kraftstoffmenge in sehr kurzer Zeit in den Brennraum eingespritzt wird.
  • In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzdüse 1 ebenfalls im Längsschnitt dargestellt. Gleiche Bauteile werden mit gleichen Bezugszeichen versehen und es gilt das bezüglich 1 Gesagte entsprechend.
  • Zwischen der Hochdruckleitung 13 und dem ersten Druckraum 25 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein hydraulischer Druckübersetzer 57 vorgesehen. Der Druckübersetzer 57 besteht im Wesentlichen aus einem Stufenkolben 59, welcher einerseits einen Niederdruckraum 61 und andererseits einen Hochdruckraum 63 begrenzt. Der Niederdruckraum 61 ist über die Hochdruckleitung 13 mit dem Common-Rail 114 hydraulisch verbunden. Der Hochdruckraum 63 ist über eine Leitung 65, welche durch das Anschlussstück 11, den Düsenkörper 3 sowie die äußere Düsennadel 5 verläuft, mit dem ersten Druckraum 25 verbunden. Gefüllt wird der Hochdruckraum 63 über ein Rückschlagventil 67, welches zwischen Hochdruckleitung 13 und Hochdruckraum 63 angeordnet ist. Ein Absteuerraum 69 des Druckübersetzers 57 ist über ein 3/2-Wegeventil 71 entweder mit dem Common-Rail 114 oder dem Kraftstoffrücklauf 15 hydraulisch verbunden. In dem Absteuerraum 69 ist eine Schließfeder 74 vorgesehen, welche den Stufenkolben 59 in der in 2 dargestellten Schaltstellung des 3/2-Wegeventils 71 nach oben bewegt, was eine Verkleinerung des Niederdruckraums 61 und eine Vergrößerung des Hochdruckraums 63 bewirkt. Sobald das 3/2-Wegeventil 71 umgeschaltet wird, so dass der Absteuerraum 69 hydraulisch mit dem Kraftstoffrücklauf 15 verbunden ist, wird der Stufenkolben 59, weil die im Hochdruckraum 61 wirkenden hydraulischen Kräfte größer sind als die im Hochdruckraum 63 wirkenden hydraulischen Kräfte, nach in 2 unten bewegt. Infolgedessen steigt der Druck im ersten Druckraum 25 an, so dass die auf die erste Druckschulter 23 wirkende hydraulische Kraft größer ist als die vom ersten Steuerraum 31 ausgeübte hydraulische Kraft sowie die von einer im ersten Steuerraum 31 befindlichen Schließfeder 73 auf die innere Düsennadel 7 ausgeübte Kraft ist. In Folge dessen hebt die innere Düsennadel 7 von ihrem ersten Düsennadelsitz 21 ab. Wenn die innere Düsennadel 7 von ihrem Dichtsitz abhebt, verringert sich das Volumen des ersten Steuerraums 31. Der dadurch verdrängte Kraftstoff fließt über die Versorgungsbohrung 27 in die Hochdruckleitung 13 zurück. Wegen der gleichzeitigen Volumenzunahme des Niederdruckraums 61 des Druckübersetzers 57 kann die Hochdruckleitung 13 die aus dem ersten Steuerraum 31 verdrängte Kraftstoffmenge aufnehmen.
  • Bei dem in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzdüse 1 öffnet die innere Düsennadel 7 druckgesteuert, so dass eine erste Zulaufdrossel und eine erste Ablaufdrossel nicht notwendig sind.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die innere Düsennadel 7 nur zwei Durchmesser (D1 und D2) auf. Die Schließkraft wird, wie bereits erwähnt, von der Schließfeder 73 aufgebracht. Diese Konzeption kann auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 eingesetzt werden.
  • Der zweite Steuerraum 49 wird bei diesem Ausführungsbeispiel über eine zweite Zulaufdrossel 51 mit Kraftstoff versorgt, wobei die zweite Zulaufdrossel 51 eine hydraulische Verbindung zwischen erstem Steuerraum 31 und zweitem Steuerraum 49 herstellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Verschlussstück 11 zweiteilig ausgeführt. Dies ist durch die Bezugszeichen 11a und 11b in 2 angedeutet. Durch die zweiteilige Ausführung des Verschlussstücks 11 kann eine leichte Exzentrizität der gestuften Mittenbohrung 17 relativ zu der gestuften Mittenbohrung 41 ausgeglichen werden. Außerdem vereinfacht sich die Herstellung des Verschlussstücks 11.
  • Die äußere Düsennadel 5 wird geöffnet, indem das zweite 2/2-Wegeventil 55 geöffnet wird und somit über die zweite Ablaufdrossel 53 ein Druckabbau im zweiten Steuerraum 49 stattfindet. Sobald die auf die zweite Druckschulter 43 wirkende hydraulische Kraft größer ist als die vom zweiten Steuerraum 49 auf die äußere Düsennadel 5 ausgeübte hydraulische Kraft ist, hebt die äußere Düsennadel 5 von ihrem Düsennadelsitz im Düsenkörper 3 ab und ermöglicht eine Einspritzung.
  • In der Hochdruckleitung 13 ist ein kombiniertes Rückschlagventil mit einer parallel geschalteten Drossel, welche in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 75 gekennzeichnet sind, vorgesehen, um Druckschwingungen im Common-Rail 114 beziehungsweise in der Kraftstoff-Einspritzdüse 1 zu vermindern.
  • In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzdüse 1 mit Druckübersetzer 57 dargestellt. Im Folgenden werden nur die wesentlichen Unterschiede beschrieben und ansonsten auf das zuvor Gesagte verwiesen.
  • Anders als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 wird der erste Steuerraum 31 über eine in der äußeren Düsennadel 5 angeordnete erste Zulaufdrossel 33 mit Kraftstoff versorgt. Die erste Zulaufdrossel 33 steht mit der Leitung 65 in Verbindung, welche den Hochdruckraum 63 des Druckübersetzers 57 mit dem ersten Druckraum 25 verbindet.
  • Die erste Ablaufdrossel 35 ist über eine Leitung 77 mit dem Absteuerraum 69 des Druckübersetzers 57 verbunden. Dies bedeutet, dass, sobald das 3/2-Wegeventil 71 eine hydraulische Verbindung von Kraftstoffrücklauf 15 und Absteuerraum 69 herstellt, auch der Druck im ersten Steuerraum 31 abfällt und somit die innere Düsennadel 7 öffnen kann. Die zweite Zulaufdrossel 51 ist bei diesem Ausführungsbeispiel zwischen der Hochdruckleitung 13 und dem zweiten Steuerraum 49 im Verschlussstück 11a angeordnet. Auch die zweite Ablaufdrossel 43 ist in dem Verschlussstück 11a angeordnet.
  • In 4 sind verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüsen vereinfacht und vergrößert dargestellt. Mit den in 4a bis 4b dargestellten Vergrößerungen sollen vor allem verschiedene mögliche Anordnungen von zweiten Spritzlöchern 40 in der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzdüse 1 erläutert und dargestellt werden. Sämtliche Ausführungsformen gemäß den 4a bis 4b können in jeder der zuvor ausführlich erläuterten Ausführungsformen gemäß den 1 bis 3 eingesetzt werden.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß A ist ein zweiter Düsennadelsitz 79 erkennbar. Der zweite Düsennadelsitz 79 gibt die Berührlinie zwischen äußerer Düsennadel 5 und Düsenkörper 3 in geschlossenem Zustand der Kraftstoff-Einspritzdüse 1 an. Die zweiten Spritzlöcher 40 sind bei diesem Ausführungsbeispiel durch einen zylindrischen Ringspalt zwischen dem Düsenkörper 3 und der äußeren Düsennadel 5 gebildet. Das zweite Spritzloch 40 wird erst freigegeben, wenn die äußere Düsennadel 5 vom Düsenkörper 3 abhebt und somit den zweiten Düsennadelsitz 79 freigibt.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4b sind in der äußeren Düsennadel 5 über den Umfang verteilte Nuten ausgebildet, welche zusammen mit dem Düsenkörper 3 die zweiten Spritzlöcher 40 bilden.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4c sind die zweiten Spritzlöcher 40 ebenso wie die ersten Spritzlöcher 39 in der äußeren Düsennadel 5 angeordnet.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4d sind die zweiten Spritzlöcher 40 die Düsenkörper 3 zwischen dem zweiten Düsennadelsitz 79 und der Führung 81 der äußeren Düsennadel 5 im Düsenkörper 3 angeordnet.
  • Anhand der 5 wird nachfolgend erläutert, wie die erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzdüse 1 in eine Kraftstoffeinspritzanlage 102 einer Brennkraftmaschine integriert ist. Die Kraftstoffeinspritzanlage 102 umfasst einen Kraftstoffbehälter 104, aus dem Kraftstoff 106 durch eine elektrische oder mechanische Kraftstoffpumpe 108 gefördert wird. Über eine Niederdruck-Kraftstoffleitung 110 wird der Kraftstoff 106 zu einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 111 gefördert. Von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 111 gelangt der Kraftstoff 106 über eine Hochdruck-Kraftstoffleitung 112 zu einem Common-Rail 114. An dem Common-Rail sind mehrere erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzdüsen 1 angeschlossen, die den Kraftstoff 106 direkt in Brennräume 118 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine einspritzen.
  • Alle in der Figurenbeschreibung und den Patentansprüchen erläuterten Merkmale können sowohl einzeln als auch in Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (16)

  1. Kraftstoff-Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine mit einem in den Brennraum ragenden Düsenkörper (3), mit zwei koaxialen Düsennadeln (5, 7), wobei die äußere Düsennadel (5) im Düsenkörper (3) geführt ist, mit einem zweiten Düsennadelsitz im Düsenkörper (3) für die äußere Düsennadel (5) und mit einem ersten Düsennadelsitz für die innere Düsennadel (7) dadurch gekennzeichnet, dass die innere Düsennadel (7) in der äußeren Düsennadel (5) geführt wird, und dass der erste Düsennadelsitz (21) in der äußeren Düsennadel (5) angeordnet ist.
  2. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der äußeren Düsennadel (5) ein mit einer ersten Druckschulter (23) der inneren Düsennadel (7) zusammenwirkender erster Druckraum (25) ausgebildet ist, und dass der erste Druckraum (25) über eine Versorgungsbohrung (27) in der äußeren Düsennadel (5) mindestens mittelbar mit dem Druck eines Common-Rails (114) beaufschlagt wird.
  3. Kraftstoff-Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Düsennadel (7) mit ihrem dem Brennraum abgewandten Ende (29) einen in der äußeren Düsennadel (5) vorhandenen ersten Steuerraum (31) einenends begrenzt, und ein mit der äußeren Düsennadel (5) zusammenwirkendes Verschlussstück (11, 11a, 11b) den ersten Steuerraum (31) anderenends begrenzt.
  4. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D3) der inneren Düsennadel (7) an ihrem dem Brennraum abgewandten Ende (29) größer als der Durchmesser (D2) der ersten Druckschulter (23) der inneren Düsennadel (7) ist.
  5. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D3) der inneren Düsennadel (7) an ihrem dem Brennraum abgewandten Ende (29) gleich dem Durchmesser (D2) der ersten Druckschulter (23) der inneren Düsennadel (7) ist.
  6. Kraftstoff-Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Steuerraum (31) eine Schließfeder (73) vorgesehen ist, die sich einenends an der inneren Düsennadel (7) und anderenends an dem Verschlussstück (11) abstützt.
  7. Kraftstoff-Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerraum (31) über eine erste Zulaufdrossel (33) mit Kraftstoff aus dem Common-Rail (114) versorgt wird, und dass der erste Steuerraum (31) über eine erste Ablaufdrossel (35) und über ein erstes Wegeventil, insbesondere ein 2/2-Wegeventil (37), mit einem Kraftstoffrücklauf (15) hydraulisch in Verbindung steht.
  8. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zulaufdrossel (33) in dem Verschlussstück (11) oder in der äußeren Düsennadel (5) angeordnet ist.
  9. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ablaufdrossel (35) in dem Verschlussstück (11) angeordnet ist.
  10. Kraftstoff-Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Düsennadel (5) mit ihrem dem Brennraum abgewandten Ende (47) einenends einen in dem Düsenkörper (3) vorhandenen zweiten Steuerraum (49) begrenzt, und dass das Verschlussstück (11) den zweiten Steuerraum (49) anderenends begrenzt.
  11. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuerraum (49) über eine zweite Zulaufdrossel (51) mit Kraftstoff aus dem Common-Rail (114) versorgt wird, und dass der zweite Steuerraum (49) über eine zweite Ablaufdrossel (53) und über ein zweites Wegeventil, insbesondere ein 2/2-Wegeventil (55), mit dem Kraftstoffrücklauf (15) hydraulisch in Verbindung steht.
  12. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuerraum (49) über die Versorgungsbohrung (27), den ersten Steuerraum (31) und die zweite Zulaufdrossel (51) mit Kraftstoff aus dem Common-Rail (114) versorgt wird, dass der zweite Steuerraum (49) über die zweite Ablaufdrossel (53) und über das zweite Wegeventil, insbesondere ein 2/2-Wegeventil (55), mit dem Kraftstoffrücklauf (15) hydraulisch in Verbindung steht, und dass der erste Druckraum (25) mit einem Druck beaufschlagbar ist, welcher größer als der Druck im Common-Rail (114) ist.
  13. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Common-Rail (114) und erstem Druckraum (25) ein hydraulischer Druckübersetzer (57) vorhanden ist, dass ein Niederdruckraum (61) des Druckübersetzers (57) mit dem Common-Rail (114) hydraulisch in Verbindung steht, dass ein Hochdruckraum (63) des Druckübersetzers (57) mit dem ersten Druckraum (25) hydraulisch in Verbindung steht, und dass der Druck in einem Absteuerraum (69) des Druckübersetzers (57) über ein 3/2-Wegeventil (71) entweder mit dem Common-Rail (114) oder dem Kraftstoffrücklauf (15) verbindbar ist.
  14. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Common-Rail (114) und Hochdruckraum (63) des Druckübersetzers (57) eine hydraulische Verbindung mit einem Rückschlagventil (67) vorgesehen ist.
  15. Kraftstoff-Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zulaufdrossel (53) in dem Verschlussstück (11) angeordnet ist.
  16. Kraftstoff-Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet; dass die Wegeventile (37, 55, 71) durch einen Elektromagneten oder einen Piezo-Aktor betätigt werden.
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