DE102005057748A1

DE102005057748A1 - Düsenbaugruppe für ein Einspritzventil

Info

Publication number: DE102005057748A1
Application number: DE200510057748
Authority: DE
Inventors: Uwe Leuteritz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2005-12-02
Publication date: 2007-06-06

Abstract

Eine Düsenbaugruppe (2) für ein Einspritzventil umfasst einen Düsenkörper (4) mit einer Ausnehmung (6), deren Wandung im Bereich einer Düsenkuppe (11) einen Sitzbereich (21) bildet und deren Wandung stromabwärts des Sitzbereichs (21) eine röhrenförmige Erhebung (50) aufweist, die sich in axialer Richtung hinein in die Ausnehmung (6) des Düsenkörpers (4) erstreckt. Stromabwärts des Sitzbereichs (21) und außerhalb der röhrenförmigen Erhebung (50) ist eine erste Einspritzlochreihe (38) ausgebildet, die mindestens ein Einspritzloch der ersten Einspritzlochreihe (38) umfasst, das die Düsenkuppe (11) nach außen durchdringt. Stromabwärts des Sitzbereichs (21) und innerhalb der röhrenförmigen Erhebung (50) ist eine zweite Einspritzlochreihe (39) gebildet, die mindestens ein Einspritzloch der zweiten Einspritzlochreihe (39) umfasst, das die Düsenkuppe (11) nach außen durchdringt. Eine Düsennadel (12) ist axial beweglich in der Ausnehmung (6) des Düsenkörpers (4) angeordnet und unterbindet im Zusammenwirken mit dem Sitzbereich (21) in einer Schließposition der Düsennadel (12) einen Fluidfluss hin zu den beiden Einspritzlochreihen (38, 39).

Description

Die Erfindung betrifft eine Düsenbaugruppe für ein Einspritzventil. Die Düsenbaugruppe umfasst einen Düsenkörper mit einer Ausnehmung, deren Wandung im Bereich einer Düsenkuppe einen Sitzbereich bildet. Ferner umfasst die Düsenbaugruppe eine Düsennadel, die axial beweglich in der Ausnehmung des Düsenkörpers angeordnet ist und durch die im Zusammenwirken mit dem Sitzbereich in einer Schließposition der Düsennadel ein Fluidfluss hin zu einer ersten und einer zweiten Einspritzlochreihe unterbunden ist. Die Einspritzlochreihen umfassen jeweils mindestens ein Einspritzloch, das die Düsenkuppe nach außen durchdringt.

Aus US 6,467,702 B1 ist ein Einspritzventil bekannt, das einen Düsenkörper umfasst, der erste und zweite Auslassöffnungen für Kraftstoff hat. Ferner umfasst das Einspritzventil eine Ventilnadel, die in einer Ausnehmung des Düsenkörpers beweglich angeordnet ist. Die Ausnehmung des Düsenkörpers weist einen Sitz auf, der im Zusammenwirken mit der Ventilnadel einen Kraftstofffluss in eine Kammer regelt. Die Ventilnadel weist eine Kraftstoffbohrung auf, die mit der Kammer kommuniziert. Ein Bewegung der Ventilnadel weg von dem Sitz in eine erste Position der Düsennadel ermöglicht eine Fluidzufuhr durch die erste Auslassöffnung. Eine Bewegung der Ventilnadel weg von dem Sitz in eine zweite Position der Düsennadel führt dazu, dass Kraftstoff in der Kammer zu der Kraftstoffpassage fließt und dann durch die zweite Öffnung. Der Düsenkörper kann einen oberen Abschnitt des Düsenkörpers umfassen mit einer durchgehenden Bohrung und einen unteren Abschnitt umfassen mit einer Blindbohrung. Der untere Abschnitt des Düsenkörpers ist in der durchgehenden Bohrung angeordnet, um dessen offenes Ende zu verschließen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Einspritzventil und eine Düsenbaugruppe für das Einspritzventil zu schaffen, das beziehungsweise die ein präzises Zumessen von Fluid ermöglicht.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Einspritzventil und eine Düsenbaugruppe für das Einspritzventil. Die Düsenbaugruppe umfasst einen Düsenkörper und eine Düsennadel. Der Düsenkörper hat eine Ausnehmung, deren Wandung im Bereich einer Düsenkuppe einen Sitzbereich bildet und deren Wandung stromabwärts des Sitzbereichs eine röhrenförmige Erhebung aufweist. Die röhrenförmige Erhebung erstreckt sich in axialer Richtung hinein in die Ausnehmung des Düsenkörpers. Stromabwärts des Sitzbereichs und außerhalb der röhrenförmigen Erhebung weist der Düsenkörper eine erste Einspritzlochreihe auf. Die erste Einspritzlochreihe umfasst mindestens ein Einspritzloch der ersten Einspritzlochreihe, das die Düsenkuppe nach außen durchdringt. Stromabwärts des Sitzbereichs und innerhalb der röhrenförmigen Erhebung weist der Düsenkörper eine zweite Einspritzlochreiche auf. Die zweite Einspritzlochreihe umfasst mindestens ein Einspritzloch der zweiten Einspritzlochreihe, das die Düsenkuppe nach außen durchdringt. Die Düsennadel ist axial beweglich in der Ausnehmung des Düsenkörpers angeordnet. Im Zusammenwirken mit dem Sitzbereich unterbindet die Düsennadel in einer Schließposition der Düsennadel einen Fluidfluss hin zu den beiden Einspritzlochrei hen. Die röhrenförmige Erhebung und die Düsennadel sind so ausgebildet und angeordnet, dass durch die Düsennadel im Zusammenwirken mit der röhrenförmigen Erhebung in einem ersten Positionsbereich der Düsennadel lediglich ein Fluidfluss hin zu der ersten Einspritzlochreihe freigegeben ist. Der erste Positionsbereich grenzt an die Schließposition der Düsennadel an. Außerhalb der Schließposition und des ersten Positionsbereichs der Düsennadel ist der Fluidfluss hin zu den beiden Einspritzlochreihen frei gegeben.

Die beiden Einspritzlochreihen und der Fluidfluss hin zu den beiden Einspritzlochreihen ermöglichen einfach abhängig von der Position der Düsennadel, den Fluidfluss lediglich hin zu der ersten Einspritzlochreihe oder hin zu der ersten und der zweiten Einspritzlochreihe freizugeben. Dies ermöglicht einen geringen Fluidfluss im ersten Positionsbereich der Düsennadel und einen großen Fluidfluss außerhalb der Schließposition und des ersten Positionsbereichs der Düsennadel. Vorzugsweise befindet sich die Düsennadel bei einer kurzen Ansteuerdauer im ersten Positionsbereich. Die Ansteuerdauer ist die Dauer, in der ein Aktor des Injektors angesteuert wird, um eine Bewegung der Düsennadel entgegen ihrer Schließrichtung zu bewirken. Die einstückige Ausbildung der röhrenförmigen Erhebung und des Düsenkörpers ermöglicht, die Düsenbaugruppe mit Fluid unter einem Betriebsdruck von beispielsweise über 1000 Bar zu versorgen und dennoch bei der Herstellung des Düsenkörpers auf ein Schweißen zu verzichten. Darüber hinaus kann zum Ansteuern der Düsennadel eine Steuerung von einem Injektor verwendet werden, der nur eine Einspritzlochreihe aufweist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Düsenbaugruppe weist die röhrenförmige Erhebung mindestens eine Bohrung auf. Die Bohrung durchdringt eine Wandung der röhrenförmigen Erhebung und hat eine radiale Richtungskomponente. Die Düsennadel und die röhrenförmige Erhebung des Düsenkörpers sind so ausgebildet, dass in der Schließposition und in dem ersten Positionsbereich der Düsennadel die Bohrung der röhrenförmigen Erhebung durch die Düsennadel abgedeckt ist und dass in einem zweiten Positionsbereich der Düsennadel die Bohrung der röhrenförmigen Erhebung frei gegeben ist. Dies ermöglicht eine dreistufige Einspritzung durch den Injektor. Ferner kann die röhrenförmige Erhebung als Führung für die Düsennadel genutzt werden, auch wenn der Fluidfluss hin zu der zweiten Einspritzlochreihe frei gegeben ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Düsenbaugruppe ist in der Schließposition der Düsennadel ein sich axial erstreckender Überdeckungsbereich zwischen der Düsennadel und der röhrenförmigen Erhebung gebildet. Eine axiale Länge des Überdeckungsbereichs ist kleiner als ein maximaler Hub der Düsennadel. Dies ermöglicht, bei maximalem Hub der Düsennadel unabhängig von der Bohrung der röhrenförmigen Erhebung die zweite Einspritzlochreihe mit Fluid zu versorgen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Düsenbaugruppe ist in der Schließposition der Düsennadel ein sich axial erstreckender Überdeckungsbereich zwischen der Düsennadel und der röhrenförmigen Erhebung gebildet. Eine axiale Länge des Überdeckungsbereichs ist größer als ein maximaler Hub der Düsennadel. Dies ermöglicht, während der gesamten Hubbewegung der Düsennadel die röhrenförmige Erhebung als Führung für die Düsennadel zu nutzen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Düsenbaugruppe weist die Düsennadel an einem zu der Düsenkuppe hingewandten axialen Ende der Düsennadel eine Ausnehmung auf. Der Innenradius der Ausnehmung ist mit einer Spielpassung zu dem Außenradius der röhrenförmigen Erhebung ausgebildet. In der Schließposition der Düsennadel ist der sich axial erstreckende Überdeckungsbereich zwischen der Wandung der Ausnehmung der Düsennadel und der röhrenförmigen Erhebung gebildet. Dies ermöglicht einfach ein Zumessen unterschiedlicher Fluidmengen abhängig von der Position der Düsennadel.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Düsenbaugruppe weist die Wandung der Ausnehmung der Düsennadel und/oder die röhrenförmige Erhebung an ihrem jeweiligen offenen axialen Ende eine Phase der Düsennadel beziehungsweise eine Phase der röhrenförmigen Erhebung auf. Die Phasen sind so ausgebildet, dass der Innenradius der Ausnehmung der Düsennadel beziehungsweise der Außenradius der röhrenförmigen Erhebung in Richtung hin zu der Düsenkuppe zunimmt. Falls der Hub der Düsennadel größer ist als die Länge des Überdeckungsbereichs in der Schließposition der Düsnennadel tragen die Phasen einfach zu einem präzisen Schließen der Düsennadel bei.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Düsenbaugruppe weist die Düsennadel an einem zu der Düsenkuppe hin gewandten axialen Ende der Düsennadel einen zylinderförmigen Abschnitt auf. Der Außenradius des zylinderförmigen Abschnitts ist mit einer Spielpassung zu dem Innenradius der röhrenförmigen Erhebung ausgebildet. In der Schließposition der Düsennadel ist der sich axial erstreckende Überdeckungsbereich zwischen dem zylinderförmigen Abschnitt der Düsennadel und der röhrenförmigen Erhebung gebildet. Dies ermöglicht einfach ein Zumessen unterschiedlicher Fluidmengen abhängig von der Position der Düsennadel.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Düsenbaugruppe weisen der zylinderförmige Abschnitt der Düsennadel und/oder die röhrenförmige Erhebung an ihren einander zugewandten axialen Enden eine Phase der Düsennadel beziehungsweise eine Phase des Düsenkörpers auf. Die Phasen sind so ausgebildet, dass der Außenradius des zylinderförmigen Abschnitts der Düsennadel beziehungsweise der Innenradius der röhrenförmigen Erhebung in Richtung hin zu der Düsenkuppe abnimmt. Falls der Hub der Düsennadel größer ist als die Länge des Überdeckungsbereichs tragen die Phasen einfach zu einem präzisen Schließen der Düsennadel bei.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Düsenbaugruppe ist die röhrenförmige Erhebung des Düsenkörpers konzentrisch zu der Ausnehmung des Düsenkörpers ausgebildet. Dies trägt zu einem einfachen Herstellen der Düsenbaugruppe bei.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Düsenbaugruppe erstreckt sich die Bohrung der röhrenförmigen Erhebung in radialer Richtung. Die radiale Bohrung ist einfach herstellbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind im Folgenden anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein Einspritzventil,
2 eine Detailansicht einer ersten Ausführungsform einer Düsenbaugruppe des Einspritzventils gemäß 1 mit einer Düsennadel in einer Schließposition der Düsennadel,
3 die Detailansicht der ersten Ausführungsform der ersten Düsenbaugruppe mit der Düsennadel in einem zweiten Positionsbereich der Düsennadel,
4 eine Detailansicht einer zweiten Ausführungsform der Düsenbaugruppe,
5 eine Detailansicht einer dritten Ausführungsform der Düsenbaugruppe mit der Düsennadel in der Schließposition der Düsennadel,
6 die Detailansicht der dritten Ausführungsform der Düsenbaugruppe mit der Düsennadel in dem zweiten Positionsbereich der Düsennadel,
7 die Detailansicht der dritten Ausführungsform der Düsenbaugruppe mit der Düsennadel bei maximalem Hub der Düsennadel,
8 eine Detailansicht einer vierten Ausführungsform der Düsenbaugruppe,
9 eine Detailansicht einer fünften Ausführungsform der Düsenbaugruppe.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Ein Einspritzventil (1) umfasst eine Düsenbaugruppe 2, eine Ventilplatte 13 und einen Injektorkörper 14. Das Ein spritzventil ist bevorzugt vorgesehen zum Zumessen von Kraftstoff in einen Brennraum eines Zylinders einer Brennkraftmaschine. Die Düsenbaugruppe 2 umfasst bevorzugt einen Düsenkörper 4 mit einer Ausnehmung 6 des Düsenkörpers 4 und/oder einen Nadelführungskörper 8 mit einer Ausnehmung 10 des Nadelführungskörpers. Der Nadelführungskörper 8 grenzt an die Ventilplatte 13, die an ihrem dem Nadelführungskörper 8 abgewandten axialen Ende an den Injektorkörper 14 grenzt. Die Düsenbaugruppe 2 umfasst ferner eine Düsennadel 12, die axial beweglich in der Ausnehmung 10 des Nadelführungskörpers 8 und in der Ausnehmung 6 des Düsenkörpers 4 angeordnet ist. Die Düsenbaugruppe 2 erstreckt sich von dem Ende der Ventilplatte 13, das dem Nadelführungskörper 8 abgewandt ist, bis hin zu einer Düsenkuppe 11 an einem axialen Ende des Düsenkörpers 4, das dem Nadelführungskörper 8 abgewandt ist.
Der Düsenkörper 4 kann einstückig mit dem Nadelführungskörper 8 ausgebildet sein. Die Ventilplatte 13 kann einstückig mit dem Düsenkörper 4 und dem Nadelführungskörper 8 ausgebildet sein. Es kann aber auch lediglich der Nadelführungskörper 8 mit der Ventilplatte 13 einstückig ausgebildet sein. Sowohl der Düsenkörper 4 als auch der Nadelführungskörper 8 als auch die Ventilplatte 13 als auch der Injektorkörper 14 können einstückig oder mehrstückig, z.B. aus mehreren Platten, ausgebildet sein. Der Düsenkörper 4 der Nadelführungskörper 8 und die Ventilplatte 13 können mittels einer Düsenspannmutter mit dem Injektorkörper 14 gekoppelt werden.
Eine Hochdruckzuführung umfasst eine Hochdruckbohrung 16, einen Kanal 19, eine Abzweigung 17 und teilweise die Ausnehmung 6 des Düsenkörpers 4, in der sie sich bis hin zu einem Sitzbereich 21 erstreckt. Die Hochdruckbohrung 16 erstreckt sich in axialer Richtung durch den Injektorkörper 14, durch die Ventilplatte 13 und durch den Nadelführungskörper 8. An einer Seite des Düsenkörpers 4, die dem Nadelführungskörper 8 zugewandt ist, ist an der Ausnehmung 6 des Düsenkörpers 4 der Kanal 19 als eine schräge Phase ausgebildet, die zumindest um einen Teil des Umfangs der Ausnehmung 6 des Düsenkörpers 4 läuft.
Die Düsennadel 12 weist an einem axialen Ende eine Stirnfläche 15 auf. An der Seite der Düsennadel 12, die von der Stirnfläche 15 der Düsennadel 12 abgewandt ist, ist ein axialer Endbereich 31 der Düsennadel 12 gebildet. Angrenzend an der Stirnfläche 15 ist ein Steuerraum 20 ausgebildet. Die Hochdruckzuführung ist mit dem Steuerraum 20 über die Abzweigung 17 und eine Zulaufdrossel 18 hydraulisch gekoppelt. Der Steuerraum 20 ist über eine Ablaufdrossel 24 und einen Ablauf 26 abhängig von einer Schaltstellung eines Steuerventils 28 mit einem Leckageraum 32 hydraulisch koppelbar, in dem ein niedriger Hydraulikdruck herrscht. Entlang ihrer axialen Erstreckung umfasst die Düsennadel 12 einen ersten Absatz 42. Die Düsennadel 12 kann auch weitere Absätze aufweisen. Beispielsweise einen Hochdruckabsatz zwischen dem ersten Absatz 42 und dem axialen Endbereich 31.
An dem Nadelführungskörper 8 stützt sich eine Düsenfeder 44 ab. Mit ihrem dem Nadelführungskörper 8 abgewandten axialen Ende stützt sich die Düsenfeder 44 an einem Ausgleichsring 46 ab. Der Ausgleichsring 46 ist zwischen der Düsenfeder 44 und dem Absatz 42 an der Düsennadel 12 eingeklemmt.
Bevorzugt ist die Hochdruckbohrung 16 mit einem Hochdruckspeicher eines Common-Rail-Systems koppelbar, in dem während eines Betriebs der Brennkraftmaschine ein Fluiddruck herrscht beispielsweise zwischen 500 und 2000 bar. Der Fluiddruck kann sich jedoch insbesondere im Falle von Benzin als Fluid in einem Bereich von beispielsweise 80 bis 250 bar bewegen. Der Fluiddruck muss nicht konstant sein. Er kann beispielsweise abhängen von Lastgrößen der Brennkraftmaschine.
Alternativ ist die Hochdruckbohrung 16 mit einer nicht dargestellten Hochdruckvorrichtung hydraulisch koppelbar, die ausgebildet ist zum Erzeugen des für ein Zumessen von Fluid notwendigen Fluiddrucks lediglich in einem engen Zeitfenster um das beabsichtigte Zumessen des Fluids. Derartige Hochdruckvorrichtungen finden beispielsweise Einsatz im Zusammenhang mit einer Pumpe-Düse-Vorrichtung, bei einer Amplified Common-Rail-Vorrichtung und bei einer Verteilerpumpe.
Dem Steuerventil 28 ist ein Stellantrieb 30 zugeordnet, der bevorzugt als Piezoaktuator ausgebildet ist und der durch entsprechende Veränderungen seiner axialen Ausdehnung die jeweilige Schaltstellung des Steuerventils 28 bestimmt.
Die Wandung der Ausnehmung 6 des Düsenkörpers 4 weist eine röhrenförmige Erhebung 50 auf (2). Die röhrenförmige Erhebung 50 ist vorzugsweise konzentrisch zu der Ausnehmung 6 des Düsenkörpers 4 ausgebildet. Ferner erstreckt sich die röhrenförmige Erhebung 50 vorzugsweise in axialer Richtung hinein in die Ausnehmung 6 des Düsenkörpers 4. In der Schließposition der Düsennadel 12 ist zwischen einer Wandung der Ausnehmung 52 der Düsennadel 12 und einer Mantelfläche der röhrenförmigen Erhebung 50 ein Überdeckungsbereich 54 gebildet. Der Überdeckungsbereich 54 hat in der Schließposition der Düsennadel 12 eine axiale Länge L. Die röhrenförmige Erhebung 50 und die Ausnehmung 52 der Düsennadel 12 sind vorzugsweise mit einer Spielpassung zueinander ausgebildet, so dass die Düsennadel 12 relativ zu dem Düsenkörper 4 beweglich ist und gleichzeitig durch den Überdeckungsbereich 54 in der Schließposition der Düsennadel 12 und in dem ersten Positionsbereich der Düsennadel 12 die Ausnehmung 52 der Düsennadel 12 und der innere Bereich der röhrenförmigen Erhebung 50 gegenüber dem Rest der Ausnehmung 6 des Düsenkörpers 4 vorzugsweise möglichst gut abgedichtet sind.
An dem axialen Endbereich 31 der Düsennadel 12 ist in der Düsennadel 12 eine Ausnehmung 52 ausgebildet. Die Ausnehmung 52 der Düsennadel 12 erstreckt sich in axialer Richtung hinein in die Düsennadel 12. Eine Wandung der Ausnehmung 6 des Düsenkörpers 4 bildet einen Sitzbereich 21, durch den im Zusammenwirken mit dem axialen Endbereich 31 der Düsennadel 12 ein Fluidfluss hin zu einer ersten Einspritzlochreihe 38 und einer zweiten Einspritzlochreihe 39 unterbunden ist.
Die beiden Einspritzlochreihen 38, 39 umfassen jeweils mindestens ein, bevorzugt mehrere Einspritzlöcher, die die Düsenkuppe 11 nach außen durchdringen. Die Einspritzlöcher der ersten Einspritzlochreihe 38 münden stromabwärts und radial außerhalb der röhrenförmigen Erhebung 50 in die Ausnehmung 6 des Düsenkörpers 4. Radial außerhalb der röhrenförmigen Erhebung 50 heißt in diesem Zusammenhang, dass Mündungen der Einspritzlöcher der ersten Einspritzlochreiche 38 in dem Düsenkörper 4 bei einem Radius angeordnet sind, der größer ist als der Außenradius der röhrenförmigen Erhebung 50. Die Einspritzlöcher der zweiten Einspritzlochreihe 39 sind stromabwärts des Sitzbereichs 21 und radial innerhalb der röhrenförmigen Erhebung 50 ausgebildet. Radial innerhalb heißt in diesem Zusammenhang, dass Mündungen der Einspritzlöcher der zweiten Einspritzlochreihe 39 in dem Düsenkörper 4 bei einem Radius angeordnet sind, der kleiner ist als der Innenradius der röhrenförmigen Erhebung 50.
Die jeweilige Position der Düsennadel 12 hängt von Kräften ab, die auf sie wirken. Eine erste schließend wirkende Kraft wird durch die Düsenfeder 44 auf die Düsennadel 12 ausgeübt. Eine zweite Kraft wird über den Druck des Fluids entgegen der Schließrichtung eingekoppelt in dem Bereich des Absatzes 42 der Düsennadel 12 und/oder in einem Bereich, in dem die Düsennadel 12 einen Hochdruckabsatz aufweist, und außerhalb der Schließposition in dem Endbereich 31 der Düsennadel 12. Eine dritte Kraft wirkt in Schließrichtung der Düsennadel 12 auf diese ein und wird hervorgerufen durch den Druck des Fluids in dem Steuerraum 20 und wird über die Stirnfläche 15 der Düsennadel 12 in diese eingekoppelt. Abhängig von einer Bilanz dieser auf die Düsennadel 12 einwirkenden ersten bis dritten Kräfte ist die jeweilige Position der Düsennadel 12 bestimmt.
Die Düsennadel 12 befindet sich ausgehend von der Schließposition der Düsennadel 12 in dem ersten Positionsbereich der Düsennadel 12, solange sich die Ausnehmung 52 der Düsennadel 12 und die röhrenförmige Erhebung 50 axial überlappen. In dem ersten Positionsbereich ist ein Fluidfluss hin zu der ersten Einspritzlochreihe 38 frei gegeben und hin zu der zweiten Einspritzlochreihe 39 unterbunden. Außerhalb der Schließposition und des ersten Positionsbereichs der Düsennadel 12 befindet sich die Düsennadel 12 in einem zweiten Positionsbereich. In dem zweiten Positionsbereich ist ein Fluidfluss hin zu der ersten Einspritzlochreihe 38 und hin zu der zweiten Einspritzlochreihe 39 frei gegeben. Bevorzugt wird dies dadurch erreicht, dass die röhrenförmige Erhebung 50 und die Ausnehmung 52 der Düsennadel 12 so zueinander ausgebildet sind, dass die axiale Länge L des Überdeckungsbereichs 54 in der Schließposition der Düsennadel 12 kleiner ist als ein maximaler Hub X_MAX der Düsennadel 12.
Falls die Düsennadel 12 kurz angesteuert wird, um sich entgegen ihrer Schließrichtung zu bewegen, so reicht diese kurze Ansteuerdauer vorzugsweise nicht dazu aus, dass der Hub der Düsennadel 12 größer ist als die axiale Länge L des Überdeckungsbereichs 54 in der Schließposition der Düsennadel 12. Daher wird bei dieser kurzen Ansteuerdauer lediglich der Fluidfluss hin zu der ersten Einspritzlochreihe 38 frei gegeben. Dies bewirkt bei der kurzen Ansteuerdauer der Düsennadel 12 einen geringen Fluidfluss.
Falls die Ansteuerdauer der Düsennadel 12 lang genug ist, dass der Hub der Düsennadel 12 größer ist als die Länge L des Überdeckungsbereichs 54 in der Schließposition der Düsennadel 12 (3), so überdecken sich die röhrenförmige Erhebung 50 und die Ausnehmung 52 der Düsennadel 12 nicht mehr, so dass ein Fluidfluss hin zu der ersten und der zweiten Einspritzlochreihe 38, 39 frei gegeben ist. Die lange Ansteuerdauer der Düsennadel 12 bewirkt somit einen großen Fluidfluss.
Der geringe Fluidfluss bei der kurzen Ansteuerdauer trägt vor allem im Teillastbereich der Brennkraftmaschine zu einem niedrigen Kraftstoffverbrauch, einem günstigen Geräuschverhalten und einem günstigen Abgasemissionsverhalten bei. Im Volllastbereich der Brennkraftmaschine, in dem die Düsennadel 12 mit einer langen Ansteuerdauer angesteuert wird, ist ein relativ hoher Fluidfluss günstig. Für unterschiedliche Lastbereiche der Brennkraftmaschine sind somit unterschiedliche Fluidflüsse in einen Brennraum der Brennkraftmaschine möglich. Die beiden Einspritzlochreihen 38, 39 und die Möglichkeit die beiden Einspritzlochreihen 38, 39 stufenweise mit Fluid zu versorgen, tragen daher einfach zu einem sehr präzisen Zumessen von Fluid durch das Einspritzventil bei.
Bevorzugt weisen die röhrenförmige Erhebung 50 und die Wandung der Ausnehmung 52 der Düsennadel 12 eine Phase 62 der röhrenförmigen Erhebung beziehungsweise eine Phase 60 der Düsennadel 12 auf (4). Falls die Ansteuerdauer der Düsennadel 12 groß genug ist, dass der Hub der Düsennadel 12 größer ist als die Länge L des Überdeckungsbereichs 54 in der Schließposition der Düsennadel 12, so tragen die beiden Phasen 60, 62 einfach zu einem präzisen Schließen der Düsennadel 12 bei.
Falls die Düsennadel 12 an ihrem axialen Endbereich 31 nicht präzise zur Achse des Düsenkörpers 4, insbesondere der röhrenförmigen Erhebung 50 ausgerichtet ist und der Hub der Düsennadel 12 größer ist als die Länge L des Überdeckungsbereichs 54 in der Schließposition der Düsennadel 12, so kann der röhrenförmige Bereich 50 bei der Bewegung der Düsennadel 12 hin zu der Schließposition der Düsennadel 12 aufgrund der beiden Phasen 60, 62 in die Ausnehmung 52 der Düsennadel 12 einfädeln. Bei einer alternativen Ausführungsform kann lediglich eine der beiden Phasen 60, 62 ausgebildet sein.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Düsenbaugruppe 2 (5) ist in der röhrenförmigen Erhebung 50 zumindest eine Bohrung 56 ausgebildet, die die Wandung der röhrenförmigen Erhebung 50 nach außen durchdringt. Vorzugsweise erstreckt sich die Bohrung 56 in radialer Richtung oder hat zumindest eine Richtungskomponente in radialer Richtung. Die sich ausschließlich in radialer Richtung erstreckende Bohrung 56 ermöglicht ein sehr einfaches Herstellungsverfahren für die Bohrung 56. In der Schließposition der Düsennadel 12 und in dem ersten Positionsbereich der Düsennadel 12 ist die Bohrung 56 durch die Wandung der Ausnehmung 52 der Düsennadel 12 abgedeckt. Der Fluidfluss hin zu der zweiten Einspritzlochreihe 39 ist dadurch unterbunden.
Die Bohrung 56 ist so angeordnet, dass in dem zweiten Positionsbereich der Düsennadel 12 (6) die Bohrung 56 nicht durch die Wandung der Ausnehmung 52 der Düsennadel 12 abgedeckt ist und dass ein Fluidfluss hin zu der zweiten Einspritzlochreihe 39 frei gegeben ist. Die Düsennadel 12 und die röhrenförmige Erhebung 50 können so ausgebildet sein, dass bei maximalem Düsennadelhub X_MAX die Ausnehmung 52 der Düsennadel 12 die röhrenförmige Erhebung 50 überdeckt. Dies trägt zu einer präzisen Führung der Düsennadel 12 durch die röhrenförmige Erhebung 50 und somit zu einem präzisen Zumessen von Fluid durch das Einspritzventil, insbesondere der Düsenbaugruppe 2 bei.
Alternativ können die Düsennadel 12 und die röhrenförmige Erhebung 50 auch so ausgebildet sein, dass bei maximalem Düsennadelhub X_MAX (7) die Wandung der Ausnehmung 52 der Düsennadel 12 die röhrenförmige Erhebung 50 nicht überdeckt. Dies kann abhängig von der Ausbildung der Bohrung 56 und der röhrenförmigen Erhebung 50 einen erhöhten Fluidfluss hin zu der zweiten Einspritzlochreihe 39 ermöglichen, bezogen auf eine Düsenbaugruppe 2 bei der der maximale Düsennadelhub X_MAX geringer ist als die axiale Länge L des Überdeckungsbereichs 54 in der Schließposition der Düsennadel 12. Beispielsweise kann ein Gesamtquerschnitt aller Bohrungen 56 klein sein gegenüber dem inneren Querschnitt der röhrenförmigen Erhebung, durch den das Fluid von den Bohrungen 56 hin zu der zweiten Einspritzlochreihe fließt. Die Bohrungen 56 mit dem derart kleinen Gesamtquerschnitt bilden dann eine Dros sel, durch die ein gedrosselter Fluidfluss hin zu der zweiten Einspritzlochreihe 39 möglich ist. Während des Öffnungsvorgangs der Düsennadel 12 ist dann zunächst in dem ersten Positionsbereich der Düsennadel 12 der Fluidfluss lediglich hin zu der ersten Einspritzlochreihe 38 frei gegeben, wenn dann die Bohrungen 56 frei gegeben sind hin zu der ersten Einspritzlochreihe 38 und gedrosselt hin zu der zweiten Einspritzlochreihe 39, und dann hin zu der ersten und ungedrosselt hin zu der zweiten Einspritzlochreihe 39, wenn der Hub der Düsennadel 12 größer ist als die Länge L des Überdeckungsbereichs 54 in der Schließposition der Düsennadel 12. Ist der maximale Düsennadelhub X_MAX größer als die Länge L des Überdeckungsbereichs 54 in der Schließposition der Düsennadel 12, so ist es vorteilhaft, die beiden Phasen 60, 62 an der Düsennadel 12 und der röhrenförmigen Erhebung 50 auszubilden.
Die röhrenförmige Erhebung weist bevorzugt mehrere Bohrungen 56 auf. Die Bohrungen 56 können in einer Ebene liegen, die senkrecht zu der Achse des Düsenkörpers 4 ausgebildet ist. Es können aber auch weitere Bohrungen 56 vorgesehen sein, die dann in unterschiedlichen Ebenen senkrecht zu der Achse des Düsenkörpers 4 angeordnet sind, so dass weitere Abstufungen der zuzumessenden Fluidmenge möglich sind. Bei den weiteren Abstufungen werden dann während des Öffnungsvorgangs der Düsennadel 12 nach und nach die Bohrungen 56 der einzelnen Ebenen frei gegeben.
Alternativ kann die Düsennadel 12 auch einen zylinderförmigen Abschnitt 70 aufweisen (8). Der zylinderförmige Abschnitt 70 ist an dem axialen Endbereich 31 der Düsennadel 12 ausgebildet. Der Überdeckungsbereich 54 in der Schließposition der Düsennadel 12 ist dann zwischen einer Mantelfläche des zylinderförmigen Abschnitts 70 und einer Innenwandung der röhrenförmigen Erhebung 50 gebildet. In dem ersten Positionsbereich der Düsennadel 12 ist der Fluidfluss hin zu der ersten Einspritzlochreihe 38 freigegeben und der zylinderförmige Abschnitt 70 der Düsennadel deckt die Bohrung 56 so ab, dass der Fluidfluss hin zu der zweiten Einspritzlochreihe 39 unterbunden ist. Falls der maximale Hub X_MAX der Düsennadel 12 größer ist als die Länge L des Überdeckungsbereichs 54 in der Schließposition der Düsennadel 12, so ist es vorteilhaft wenn die röhrenförmige Erhebung 50 und/oder der zylinderförmige Abschnitt 70 der Düsennadel die Phasen 60, 62 der Düsennadel 12 beziehungsweise der röhrenförmigen Erhebung 50 aufweisen.
Alternativ kann die Düsennadel 12 den zylinderförmigen Abschnitt 70 aufweisen und die röhrenförmige Erhebung 50 keine Bohrungen 56 aufweisen (9). Bevorzugt ist dann zumindest eine der beiden Phasen 60, 62 der Düsennadel 12 beziehungsweise der röhrenförmigen Erhebung 50 ausgebildet.
Das einstückige Ausbilden der röhrenförmigen Erhebung 50 ermöglicht das Verwenden der Düsenbaugruppe 2 bei einem Druck von über 1000 bar. Das Einspritzventil aus dem eingangs genannten Stand der Technik hat dem gegenüber den Nachteil, dass ein unterer Abschnitt des Düsenkörpers 4 in einer durchgehenden Ausnehmung des Düsenkörpers 4 angeordnet ist und diese verschließt. Bei einem Druck von über 1000 bar kann eine derartige Ausnehmung nur durch Anschweißen des unteren Abschnitts des Düsenkörpers 4 dichtend verschlossen werden. Die beim Schweißen entstehende Hitze wirkt sich jedoch nachteilig auf den Düsenkörper 4 aus. Die Hitze kann ein Verformen des Düsenkörpers 4, insbesondere der Düsenkuppe 11 bewirken. Gerade im Bereich der Düsenkuppe 11, insbesondere im Sitzbereich 21 und bei den Einspritzlöchern ist jedoch die Anforde rung an die Formgenauigkeit sehr hoch, um ein präzises Zumessen von Fluid zu ermöglichen. Darüber hinaus ist es bei rechtfertigbarem Aufwand nahezu unmöglich das offenen Ende der durchgehenden Ausnehmung des Düsenkörpers 4 so präzise auszubilden und den unteren Abschnitt des Düsenkörpers 4 so präzise in der durchgehenden Ausnehmung anzuschweißen, dass die Düsennadel 12 und der untere Abschnitt des Düsenkörpers so präzise zueinander ausgerichtet sind, dass ein präzises Zumessen von Fluid, wie es im Vorangegangenen dargestellt wurde möglich ist.

Claims

Düsenbaugruppe (2) für ein Einspritzventil umfassend – einen Düsenkörper (4) mit einer Ausnehmung (6), deren Wandung im Bereich einer Düsenkuppe (11) einen Sitzbereich (21) bildet und deren Wandung stromabwärts des Sitzbereichs (21) eine röhrenförmige Erhebung (50) aufweist, die sich in axialer Richtung hinein in die Ausnehmung (6) des Düsenkörpers (4) erstreckt, – stromabwärts des Sitzbereichs (21) und außerhalb der röhrenförmigen Erhebung (50) eine erste Einspritzlochreihe (38), die mindestens ein Einspritzloch der ersten Einspritzlochreihe (38) umfasst, das die Düsenkuppe (11) nach außen durchdringt, – stromabwärts des Sitzbereichs (21) und innerhalb der röhrenförmigen Erhebung (50) eine zweite Einspritzlochreihe (39), die mindestens ein Einspritzloch der zweiten Einspritzlochreihe (39) umfasst, das die Düsenkuppe (11) nach außen durchdringt, – eine Düsennadel (12), die axial beweglich in der Ausnehmung (6) des Düsenkörpers (4) angeordnet ist und durch die in Zusammenwirken mit dem Sitzbereich (21) in einer Schließposition der Düsennadel (12) ein Fluidfluss hin zu den beiden Einspritzlochreihen (38, 39) unterbunden ist, wobei die röhrenförmige Erhebung (50) und die Düsennadel (12) so ausgebildet und angeordnet sind, dass durch die Düsennadel (12) in Zusammenwirken mit der röhrenförmigen Erhebung (50) in einem ersten Positionsbereich der Düsennadel (12), der an die Schließposition der Düsennadel (12) angrenzt, lediglich ein Fluidfluss hin zu der ersten Einspritzlochreihe (38) frei gegeben ist und dass außerhalb der Schließposition und des ersten Positionsbereichs der Düsennadel (12) der Fluidfluss hin zu den beiden Einspritzlochreihen (38, 39) frei gegeben ist.
Düsenbaugruppe (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die röhrenförmige Erhebung (50) mindestens eine Bohrung (56) aufweist, die eine Wandung der röhrenförmigen Erhebung (56) durchdringt und die eine radiale Richtungskomponente hat, und bei der die Düsennadel (12) und die röhrenförmige Erhebung (50) des Düsenkörpers (4) so ausgebildet sind, dass in der Schließposition und in dem ersten Positionsbereich der Düsennadel (12) die Bohrung (56) der röhrenförmigen Erhebung (50) durch die Düsennadel (12) abgedeckt ist und dass in einem zweiten Positionsbereich der Düsennadel (12) die Bohrung (56) der röhrenförmigen Erhebung (50) frei gegeben ist.
Düsenbaugruppe (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der in der Schließposition der Düsennadel (12) ein sich axial erstreckender Überdeckungsbereich (54) zwischen der Düsennadel (12) und der röhrenförmigen Erhebung (50) gebildet ist und eine axiale Länge (L) des Überdeckungsbereichs (54) kleiner ist als ein maximaler Hub (X_MAX) der Düsennadel (12).
Düsenbaugruppe nach Anspruch 2, bei der in der Schließposition der Düsennadel (12) ein sich axial erstreckender Überdeckungsbereich (54) zwischen der Düsennadel (12) und der röhrenförmigen Erhebung (50) gebildet ist und eine axiale Länge (L) des Überdeckungsbereichs (54) größer ist als ein maximaler Hub (X_MAX) der Düsennadel (12).
Düsenbaugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Düsennadel (12) an einem zu der Düsenkuppe (11) hingewandten axialen Ende der Düsennadel (12) eine Ausnehmung (52) aufweist, deren Innenradius mit einer Spielpassung zu dem Außenradius der röhrenförmigen Erhebung (50) ausgebildet ist und bei der in der Schließposition der Düsennadel (12) der sich axial erstreckende Überdeckungsbereich (54) zwischen der Wandung der Ausnehmung (52) der Düsennadel (12) und der röhrenförmigen Erhebung (50) gebildet ist.
Düsenbaugruppe nach Anspruch 5, bei der die Wandung der Ausnehmung (52) der Düsennadel (12) und/oder die röhrenförmige Erhebung (50) an ihrem jeweiligen offenen axialen Enden eine Phase (60) der Düsennadel (12) bzw. eine Phase (62) der röhrenförmigen Erhebung (50) aufweisen, die so ausgebildet sind, dass der Innenradius der Ausnehmung (52) der Düsennadel (12) bzw. der Außenradius der röhrenförmigen Erhebung (50) in Richtung hin zu der Düsenkuppe (11) zunimmt.
Düsenbaugruppe (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Düsennadel (12) an einem zu der Düsenkuppe (11) hingewandten axialen Ende der Düsennadel (12) einen zylinderförmigen Abschnitt (70) aufweist, dessen Außenradius mit einer Spielpassung zu dem Innenradius der röhrenförmigen Erhebung (50) ausgebildet ist, und bei der in der Schließposition der Düsennadel (12) der sich axial erstreckender Überdeckungsbereich (54) zwischen dem zylinderförmigen Abschnitt (70) der Düsennadel (12) und der röhrenförmigen Erhebung (50) gebildet ist.
Düsenbaugruppe nach Anspruch 7, bei der der zylinderförmige Abschnitt (70) der Düsennadel (12) und/oder die röhrenförmigen Erhebung (50) an ihren einander zugewandten axialen Enden eine Phase (60) der Düsennadel (12) bzw. eine Phase (62) des Düsenkörpers aufweisen, die so ausgebildet sind, dass der Außenradius des zylinderförmigen Abschnitts (70) der Düsenna del (12) bzw. der Innenradius der röhrenförmigen Erhebung (50) in Richtung hin zu der Düsenkuppe (11) abnimmt.
Düsenbaugruppe (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die röhrenförmige Erhebung (50) des Düsenkörpers (4) konzentrisch zu der Ausnehmung (6) des Düsenkörpers (4) ausgebildet ist.
Düsenbaugruppe (2) nach einem der Ansprüche 2 oder 9, bei der sich die Bohrung (56) der röhrenförmigen Erhebung (50) in radialer Richtung erstreckt.
Einspritzventil, das die Düsenbaugruppe (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.