DE102006053288A1

DE102006053288A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung

Info

Publication number: DE102006053288A1
Application number: DE200610053288
Authority: DE
Inventors: Thomas Pauer; Stefan Kampmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-11-13
Filing date: 2006-11-13
Publication date: 2008-05-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer Düsennadel (8), die mit einem Aktor (10) gekoppelt und zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbar ist, in der mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum (25) einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Um eine Kraftstoffeinspritzung zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist, ist an der Düsennadel (8) eine den Brennraum (25) begrenzende Brennraumdruckfläche (36) vorgesehen, die mit dem in dem Brennraum (25) herrschenden Brennraumdruck beaufschlagt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer Düsennadel, die mit einem Aktor gekoppelt und zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbar ist, in der mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
Stand der Technik
Es ist möglich, den Druck im Brennraum mit Hilfe von Brennraumdrucksensoren zu erfassen. Des Weiteren ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 27 287 A1 eine Brennstoffeinspritzventil-Drucksensor-Kombination zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennstoff einer Brennkraftmaschine und zum Messen des Drucks in dem Brennraum bekannt. Die bekannte Brennstoffeinspritzventil-Drucksensor-Kombination umfasst ein piezoelektrisches oder magnetostriktives Element, das kraftschlüssig mit einem Ventilschließkörper verbunden ist, der mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Während einer Druckmess-Phase erfasst eine Ansteuer- und Auswerteschaltung einen von dem Ventilschließkörper auf das piezoelektrische oder magnetostriktive Element übertragenen und von diesem in ein elektrisches Signal gewandelten Druck in dem Brennraum.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
Die Aufgabe ist bei einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer Düsennadel, die mit einem Aktor gekoppelt und zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbar ist, in der mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, dadurch gelöst, dass an der Düsennadel eine den Brennraum begrenzende Brennraumdruckfläche vorgesehen ist, die mit dem in dem Brennraum herrschenden Brennraumdruck beaufschlagt ist. Die erfindungsgemäße Brennraumdruckfläche ermöglicht es, den Brennraumdruck direkt zu erfassen. Auf zusätzliche Brennraumdrucksensoren kann verzichtet werden. Der mit der direkt dem Brennraumdruck ausgesetzten Brennraumdruckfläche erfasste Druck wird durch die Rückwirkung auf den vorzugsweise hydraulisch mit der Düsennadel gekoppelten Aktor übertragen. Somit kann auf einfache Art und Weise eine Veränderung des Brennraumdrucks mit dem Aktor detektiert werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Brennraumdruckfläche an einem brennraumnahen Ende der Düsennadel vorgesehen ist. Die Brennraumdruckfläche ist direkt dem Brennraumdruck ausgesetzt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Brennraumdruckfläche an einem brennraumnahen Ende eines Druckzapfens vorgesehen ist. Vorzugsweise bildet die dem Brennraum zugewandte und diesen begrenzende Stirnfläche des Druckzapfens die Brennraumdruckfläche.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druckzapfen an dem brennraumnahen Ende der Düsennadel einstückig mit der Düsennadel verbunden ist. Dadurch wird die Herstellung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung vereinfacht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich der Druckzapfen durch ein in einem Gehäuse der Kraftstoffeinspritzeinrichtung vorgesehenes Durchgangsloch zum Brennraum hin erstreckt. Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann anstelle von herkömmlichen Kraftstoffeinspritzeinrichtungen verwendet werden, ohne dass Änderungen an der Brennkraftmaschine, insbesondere an den Brennraum begrenzenden Teilen der Brennkraftmaschine vorgenommen werden müssen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druckzapfen einen Führungsabschnitt aufweist, der in dem Durchgangsloch geführt ist. Durch die Führung im Bereich des Druckzapfens wird sichergestellt, dass, insbesondere während des Einspritzvorgangs, keine wesentliche Leckage zwischen Druckzapfen und Durchgangsloch auftritt. Darüber hinaus wird die Bewegung der Düsennadel durch die zusätzliche Führung stabilisiert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich der Druckzapfen auf der dem Brennraum zugewandten Seite einer Dichtkante oder Dichtfläche erstreckt, die an der Düsennadel ausgebildet ist. Die Dichtkante oder Dichtfläche wirkt mit einer Dichtfläche oder Dichtkante an dem Gehäuse der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zusammen, um einen Dichtsitz zu bilden. Die Anordnung des Druckzapfens auf der dem Brennraum zugewandten Seite des Dichtsitzes liefert den Vorteil, dass keine zusätzliche Leckage auftritt, wenn sich die Düsennadel in ihrer Schließstellung befindet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel direkt mit dem Aktor gekoppelt ist. Die Düsennadel kann zum Beispiel über eine hydraulische Kopplungseinrichtung direkt mit dem Aktor gekoppelt sein. Diese Art der Steuerung wird auch als direkte Düsennadelsteuerung bezeichnet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Zeichnung
Es zeigen:
1 einen Teil einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung im Längsschnitt und
2 einen vergrößerten Ausschnitt II aus 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist ein Teil einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die auch als Kraftstoffinjektor bezeichnet wird, im Längsschnitt dargestellt. Der dargestellte Teil des Kraftstoffinjektors weist ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Injektorgehäuse auf. Das Injektorgehäuse 1 umfasst einen Düsenkörper 2, der mit seinem unteren freien Ende in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragt. Mit seiner oberen, brennraumfernen Stirnfläche ist der Düsenkörper 2 unter Zwischenschaltung eines Zwischenkörpers 4, der auch als Ventilstück bezeichnet wird, mittels einer Spannmutter 3 axial gegen einen Injektorkörper 5 verspannt.
In dem Düsenkörper 2 ist eine axiale Führungsbohrung 6 ausgespart, in der eine Düsennadel 8 verschiebbar geführt ist. An dem brennraumnahen Ende der Düsennadel 8 ist eine Spitze 9 ausgebildet. An ihrem brennraumfernen Ende ist die Düsennadel 8 mit einem Aktor 10 gekoppelt.
In der vergrößerten Darstellung der 2 sieht man, dass die Düsennadel 8 an ihrer Spitze 9 zwei konische Abschnitte 11, 12 aufweist, die sich zum Brennraum hin verjüngen. Die beiden konischen Abschnitte 11, 12 weisen unterschiedliche Kegelwinkel auf. Zwischen den beiden konischen Abschnitten 11, 12 ist eine Dichtkante 14 ausgebildet, die mit einer Dichtfläche 15, die innen an dem Düsenkörper 2 vorgesehen ist, einen Dichtsitz bildet.
Der Düsenkörper 2 geht an dem brennraumnahen Ende der Dichtfläche 15 in eine Düsenkuppe 20 über, die Spritzlöcher 21, 22 aufweist. Wenn sich die Spitze 9 der Düsennadel 8 mit ihrer Dichtkante 14 in Anlage an der Dichtfläche 15 befindet, dann sind die Spritzlöcher 21, 22 verschlossen, das heißt, es gelangt kein Kraftstoff aus einem Druckraum 24 durch die Spritzlöcher 21, 22 in den Brennraum der Brennkraftmaschine, der mit 25 bezeichnet ist. Wenn die Düsennadel 9 mit der Dichtkante 14 von der Dichtfläche 15 abhebt, dann wird mit hohem Druck beaufschlagter Kraftstoff aus dem Druckraum 24 durch die Spritzlöcher 21, 22 in den Brennraum 25 der Brennkraftmaschine eingespritzt.
An dem brennraumfernen Ende des konischen Abschnitts 12 der Düsennadel 8 ist ein Druckzapfen 30 über ein Verbindungsstück 31 einstückig mit der Düsennadel 8 verbunden. Der Druckzapfen 30 hat die Gestalt eines geraden Kreiszylinders, der sich durch ein Durchgangsloch 34 in der Düsenkuppe 20 hindurch erstreckt. An seiner brennraumfernen Stirnfläche ist der Druckzapfen 30 einstückig mit dem Verbindungsstück 31 verbunden. Die brennraumnahe Stirnfläche des Druckzapfens 30 begrenzt den Brennraum 25 und wird auch als Brennraumdruckfläche 36 bezeichnet.
Der Druckzapfen 30 ist in dem Durchgangsloch 34 geführt. Die Brennraumdruckfläche 36 ist direkt dem Brennraumdruck ausgesetzt. Die Brennraumdruckfläche 36 wird von den Brennraumdrücken insbesondere bei Beginn der einsetzenden Verbrennung belastet. Durch die Rückwirkung auf den in dem Injektorgehäuse 1 direkt über einen hydraulischen Koppler mit der Düsennadel 8 gekoppelten Aktor 10 kann eine Veränderung des Brennraumdrucks detektiert werden. Der in den 1 und 2 dargestellte Kraftstoffinjektor wird auch als direktschaltender Injektor bezeichnet.
Auch wenn die Kraftänderungen aus dem Brennraumdruck beispielsweise 50 bis 80 bar nur geringe Kraftänderungen, zum Beispiel bis zu 10 Newton auf die relativ kleine Brennraumdruckfläche 36 hervorrufen, so resultieren diese Kraftänderungen im Aktor 10 doch in messbaren Spannungsänderungen. Da es sich hierbei lediglich um Deltaspannungsänderungen handelt und keine Absolutwerte erforderlich sind, reichen solche geringen Änderungen aus.
Da sich der Druckzapfen 30 unterhalb des Düsensitzes 14, 15 befindet, wird im geschlossenen Zustand der Düsennadel 8 keine weitere Leckage bewirkt. Durch eine enge Führung des Druckzapfens 30 in dem Durchgangsloch 34 wird auch während des Einspritzvorgangs keine wesentliche Menge Kraftstoff über diesen Leckageweg abgegeben.

Claims

Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer Düsennadel (8), die mit einem Aktor (10) gekoppelt und zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbar ist, in der mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum (25) einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass an der Düsennadel (8) eine den Brennraum (25) begrenzende Brennraumdruckfläche (36) vorgesehen ist, die mit dem in dem Brennraum (25) herrschenden Brennraumdruck beaufschlagt ist.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennraumdruckfläche (36) an einem brennraumnahen Ende der Düsennadel (8) vorgesehen ist.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennraumdruckfläche (36) an einem brennraumnahen Ende eines Druckzapfens (30) vorgesehen ist.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckzapfen (30) an dem brennraumnahen Ende der Düsennadel (8) einstückig mit der Düsennadel (8) verbunden ist.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Druckzapfen (30) durch ein in einem Gehäuse (1, 2) der Kraftstoffeinspritzeinrichtung vorgesehenes Durchgangsloch (34) zum Brennraum (25) hin erstreckt.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckzapfen (30) einen Führungsabschnitt aufweist, der in dem Durchgangsloch (34) geführt ist.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Druckzapfen (30) auf der dem Brennraum (25) zugewandten Seite einer Dichtkante (14) oder Dichtfläche erstreckt, die an der Düsennadel (8) ausgebildet ist.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (8) direkt mit dem Aktor (10) gekoppelt ist.