DE102010042044A1

DE102010042044A1 - fuel injector

Info

Publication number: DE102010042044A1
Application number: DE201010042044
Authority: DE
Inventors: Andreas Koeninger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-10-06
Filing date: 2010-10-06
Publication date: 2012-04-12
Also published as: EP2439397A2; EP2439397A3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit einer Düsennadel (1), die in einer Hochdruckbohrung (2) eines Düsenkörpers (3) zum Freigeben oder Verschließen wenigstens einer Einspritzöffnung (4) hubbeweglich geführt ist, wobei an der Düsennadel (1) ein Führungsabschnitt (5) ausgebildet ist, welcher einen Führungsspalt (6) zwischen der Düsennadel (1) und dem Düsenkörper (3) oder einer in den Düsenkörper (3) eingesetzten Führungshülse (11) radial begrenzt. Erfindungsgemäß ist die Düsennadel (1) zur Verringerung einer Leckage über den Führungsspalt (6) zumindest im Bereich des Führungsabschnitts (5) aus einem Werkstoff gefertigt, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient λ größer als der des Werkstoffes ist, aus welchem der Düsenkörper (3) oder die in den Düsenkörper (3) eingesetzte Führungshülse (11) gefertigt ist, so dass der Führungsabschnitt (5) im Betrieb des Kraftstoffinjektors aufgrund der Erwärmung des Kraftstoffs eine den Führungsspalt (6) reduzierende radiale Aufweitung erfährt.The invention relates to a fuel injector for a fuel injection system, in particular a common rail injection system, with a nozzle needle (1) which is guided in a stroke-movable manner in a high-pressure bore (2) of a nozzle body (3) for opening or closing at least one injection opening (4), wherein a guide section (5) is formed on the nozzle needle (1), which radially delimits a guide gap (6) between the nozzle needle (1) and the nozzle body (3) or a guide sleeve (11) inserted into the nozzle body (3). According to the invention, the nozzle needle (1) to reduce leakage via the guide gap (6), at least in the area of the guide section (5), is made of a material whose coefficient of thermal expansion λ is greater than that of the material from which the nozzle body (3) or the in The guide sleeve (11) inserted into the nozzle body (3) is manufactured so that the guide section (5) experiences a radial expansion that reduces the guide gap (6) during operation of the fuel injector due to the heating of the fuel.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel injector for a fuel injection system, in particular a common rail injection system, for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1.

Heutige Kraftstoffinjektoren weisen in der Regel einen Steuer- oder Kopplerraum als Funktionsraum zur Ansteuerung einer Düsennadel auf. Über einen solchen Funktionsraum wird die erforderliche Druckdifferenz zum Öffnen und Schließen der Düsennadel eingestellt. Über einen Führungsspalt zwischen der Düsennadel und dem Düsenkörper wird der Funktionsraum jedoch regelmäßig mit einer Leckagemenge beaufschlagt, welche das Druckniveau in dem Funktionsraum in negativer Weise beeinflusst. Denn das Druckniveau bestimmt das Öffnungs- und Schließverhalten der Düsennadel und damit den Düsennadelhub bzw. die Einspritzmenge.Today's fuel injectors generally have a control or coupler space as a functional space for controlling a nozzle needle. About such a function space, the required pressure difference is set to open and close the nozzle needle. Over a guide gap between the nozzle needle and the nozzle body, however, the functional space is regularly applied with a leakage amount, which influences the pressure level in the functional space in a negative way. Because the pressure level determines the opening and closing behavior of the nozzle needle and thus the nozzle needle stroke and the injection quantity.

Darüber hinaus tritt eine Leckage über einen Führungsspalt zwischen der Düsennadel und dem Düsenkörper auch bei Kraftstoffinjektoren ohne einen druckgesteuerten Funktionsraum auf. Die Leckagemenge wird dabei in der Regel einem drucklosen Rücklauf zugeführt. Da die rückgeführte Menge wieder auf Hochdruck gefördert werden muss, steigt zwangsläufig die Förderleistung einer vorgeschalteten Pumpe. Dadurch verschlechtert sich der Wirkungsgrad des Gesamtsystems.In addition, leakage occurs via a guide gap between the nozzle needle and the nozzle body even with fuel injectors without a pressure-controlled functional space. The amount of leakage is usually fed to a non-pressurized return. Since the recirculated amount must be promoted back to high pressure, inevitably increases the capacity of an upstream pump. As a result, the efficiency of the overall system deteriorates.

Stand der TechnikState of the art

Die Offenlegungsschrift DE 10 2005 034 879 A1 offenbart eine Düsenbaugruppe für ein Einspritzventil, welche eine Düsennadel mit einer Ausnehmung in einem Führungsabschnitt umfasst. Die Ausnehmung der Düsennadel ist mit dem Hochdruckkreis des einzuspritzenden Fluids hydraulisch koppelbar, so dass im Betrieb des Einspritzventils radial nach außen gerichtete hydraulische Kräfte auf den Führungsabschnitt der Düsennadel wirken. Dadurch soll einer Aufweitung eines Führungsspalts zwischen dem Führungsabschnitt der Düsennadel und dem Düsenkörper des Einspritzventils bei steigendem Einspritzdruck und folglich einer Erhöhung der Leckagemenge entgegengewirkt werden.The publication DE 10 2005 034 879 A1 discloses a nozzle assembly for an injection valve comprising a nozzle needle with a recess in a guide portion. The recess of the nozzle needle is hydraulically coupled to the high-pressure circuit of the fluid to be injected, so that during operation of the injection valve radially outwardly directed hydraulic forces act on the guide portion of the nozzle needle. This is intended to counteract the widening of a guide gap between the guide section of the nozzle needle and the nozzle body of the injection valve with increasing injection pressure and consequently an increase in the leakage quantity.

Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2008 031 273 A1 geht eine weitere Düsenbaugruppe sowie ein Kraftstoffinjektor mit einer solchen Düsenbaugruppe hervor, welche eine Düsennadel umfassen, die sich bei Aufbringen einer Schließkraft mittels eines Druckkolbens zumindest abschnittsweise radial aufweitet. Der sich radial aufweitende Abschnitt der Düsennadel liegt im Bereich eines Führungsdurchmessers, so dass die radiale Aufweitung zu einer Verkleinerung eines Führungsdichtspalts zwischen der Düsennadel und einem Düsenkörper der Düsenbaugruppe führt. Auch diese Maßnahme soll zu einer Verringerung der Leckagemenge bei steigendem Einspritzdruck führen.From the publication DE 10 2008 031 273 A1 shows a further nozzle assembly and a fuel injector with such a nozzle assembly, which include a nozzle needle, which at least partially radially expands upon application of a closing force by means of a pressure piston. The radially expanding portion of the nozzle needle is in the range of a guide diameter, so that the radial expansion leads to a reduction of a Führungsdichtspalts between the nozzle needle and a nozzle body of the nozzle assembly. This measure should also lead to a reduction in the amount of leakage with increasing injection pressure.

Die vorgestellten aus dem Stand der Technik bekannten Konzepte setzen jeweils einen Anstieg des Einspritzdrucks voraus. Ein Druckanstieg und eine damit einhergehende Spalthöhenvergrößerung ist jedoch nicht allein ausschlaggebend für eine Erhöhung der Leckagemenge. Neben der Spalthöhe des Führungsspalts bzw. Führungsdichtspalts, das heißt dem radialen Abstand der Düsennadel zum Düsenkörper, hängt die Leckagemenge von weiteren Faktoren ab. Einen weiteren Faktor stellt beispielsweise die Viskosität des Kraftstoffs dar, welche temperaturabhängig ist. Mit zunehmender Erwärmung nimmt die Viskosität des Kraftstoffs ab, wodurch die Leckagemenge steigt. Einer Erhöhung der Leckagemenge, die auf eine Verringerung der Viskosität des Kraftstoffs zurückzuführen ist, vermögen die aus dem Stand der Technik bekannten Konzepte nicht entgegenzuwirken.The concepts presented in the prior art each presuppose an increase in the injection pressure. However, an increase in pressure and an associated gap height increase are not the only decisive factors for an increase in the leakage quantity. In addition to the gap height of the guide gap or guide sealing gap, that is the radial distance of the nozzle needle to the nozzle body, the leakage amount depends on other factors. Another factor is, for example, the viscosity of the fuel, which is temperature-dependent. As the heating increases, the viscosity of the fuel decreases, increasing the amount of leakage. An increase in the amount of leakage due to a reduction in the viscosity of the fuel can not counteract the concepts known from the prior art.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffinjektor der eingangs genannten Art anzugeben, der einem temperaturbedingten Anstieg der Leckagemenge über einen Führungsspalt zwischen der Düsennadel und dem Düsenkörper oder einer hierin eingesetzten Führungshülse entgegenzuwirken vermag.The invention is therefore based on the object of specifying a fuel injector of the type mentioned, which is able to counteract a temperature-induced increase in the amount of leakage via a guide gap between the nozzle needle and the nozzle body or a guide sleeve inserted therein.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by a fuel injector with the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der vorgeschlagene Kraftstoffinjektor umfasst eine Düsennadel, die in einer Hochdruckbohrung eines Düsenkörpers zum Freigeben oder Verschließen wenigstens einer Einspritzöffnung hubbeweglich geführt ist. An der Düsennadel ist dabei ein Führungsabschnitt ausgebildet, welcher einen Führungsspalt zwischen der Düsennadel und dem Düsenkörper oder einer in den Düsenkörper eingesetzten Führungshülse radial begrenzt. Erfindungsgemäß ist die Düsennadel zur Verringerung einer Leckage über den Führungsspalt zumindest im Bereich des Führungsabschnitts aus einem Werkstoff gefertigt, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient λ größer als der des Werkstoffes ist, aus welchem der Düsenkörper oder die in den Düsenkörper eingesetzte Führungshülse gefertigt ist, so dass der Führungsabschnitt im Betrieb des Kraftstoffinjektors aufgrund einer Erwärmung eine den Führungsspalt reduzierende radiale Aufweitung erfährt. Dabei kann die Düsennadel vollständig oder in wenigstens einem Bereich, zumindest jedoch im Bereich des Führungsabschnitts, aus einem Werkstoff mit einem größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der des Werkstoffs des Düsenkörpers oder der Führungshülse gefertigt sein. Um die Verwendung mehrerer Werkstoffe zu ermöglichen, kann die Düsennadel auch gebaut sein.The proposed fuel injector comprises a nozzle needle, which is guided in a high-pressure bore of a nozzle body for releasing or closing at least one injection opening in a liftable manner. At the nozzle needle while a guide portion is formed, which limits a guide gap between the nozzle needle and the nozzle body or a guide sleeve inserted into the nozzle body radially. According to the invention, the nozzle needle to reduce leakage over the guide gap, at least in the region of the guide section made of a material whose thermal expansion coefficient λ is greater than that of the material from which the nozzle body or inserted into the nozzle body guide sleeve is made, so that the guide portion in Operation of the fuel injector due to heating undergoes a guide gap reducing radial expansion. It can the Nozzle needle completely or in at least one region, but at least in the region of the guide portion, be made of a material having a greater coefficient of thermal expansion than that of the material of the nozzle body or the guide sleeve. To allow the use of multiple materials, the nozzle needle can also be built.

Die temperaturbedingte radiale Aufweitung der Düsennadel, zumindest im Bereich des Führungsabschnitts, vermag eine ebenfalls temperaturbedingte Verringerung der Viskosität des Kraftstoffs sowie eine damit einhergehende Erhöhung der Leckagemenge zu kompensieren. Denn aufgrund der unterschiedichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der den Führungsspalt begrenzenden Bauteile, nimmt mit steigender Temperatur nicht nur die Viskosität des. Kraftstoffs, sondern auch die Spalthöhe des Führungsspalts ab. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich die Düsennadel, zumindest im Bereich des Führungsabschnitts, bei einem Temperaturanstieg stärker als der Düsenkörper ausdehnt. Die Reduzierung der Spalthöhe des Führungsspalts hat wiederum zur Folge, dass es trotz der verringerten Viskosität des Kraftstoffs nicht zu einer Erhöhung der Leckagemenge kommt.The temperature-induced radial expansion of the nozzle needle, at least in the region of the guide section, can also compensate for a temperature-related reduction in the viscosity of the fuel and a concomitant increase in the amount of leakage. Because of the different coefficients of thermal expansion of the guide gap limiting components decreases with increasing temperature not only the viscosity of. Fuel, but also the gap height of the guide gap. This is due to the fact that the nozzle needle, at least in the region of the guide section, expands at a temperature increase more than the nozzle body. The reduction of the gap height of the guide gap in turn means that there is no increase in the amount of leakage despite the reduced viscosity of the fuel.

Dadurch, dass sowohl die Änderung der Viskosität des Kraftstoffs als auch die Änderung des Düsennadeldurchmessers temperaturabhängig sind, ist das System weitgehend selbstregelnd. Das heißt, dass mit steigender Temperatur und der hiermit einhergehenden Verringerung der Viskosität des Kraftstoffs zugleich die Wirkung der kompensierenden Maßnahme steigt.The fact that both the change in the viscosity of the fuel and the change in the nozzle needle diameter are temperature-dependent, the system is largely self-regulating. This means that with increasing temperature and the concomitant reduction in the viscosity of the fuel at the same time the effect of the compensatory measure increases.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Führungsabschnitt an einem separaten Bauteil ausgebildet, das mit der Düsennadel fest verbunden ist. Die hieraus resultierende gebaute Ausführung der Düsennadel ermöglicht die Verwendung unterschiedlicher Werkstoffe. Vorzugsweise wird lediglich für das separate Bauteil, das den Führungsabschnitt ausbildet, ein anderer Werkstoff gewählt. Dieser Werkstoff besitzt einen Wärmeausdehnungskoeffizient λ der größer als der des Werkstoffs des Düsenkörpers oder einer hierin eingesetzten Führungshülse ist. Durch die Verwendung unterschiedlicher Werkstoffe wird ferner eine Trennung der Funktionen Führen und Dichten ermöglicht. Das zur Ausbildung des Führungsabschnitts vorgesehene separate Bauteil übernimmt vorteilhafterweise die Funktion des Dichtens, da der Werkstoff des separaten Bauteils derart gewählt ist, dass sich das Bauteil bei einem Temperaturanstieg ausdehnt und eine Spalthöhenverkleinerung bewirkt. Dies führt zu einer verbesserten Dichtwirkung. Die Funktion des Führens wird von einem Düsennadelabschnitt übernommen, der demgegenüber aus einem Werkstoff mit weitgehend unveränderten Werkstoffeigenschaften besteht. Dadurch ist zugleich sichergestellt, dass die übrigen. Funktionen der Düsennadel nicht beeinträchtigt werden. Beispielsweise bleibt somit ein optimaler Dichtsitz der Düsennadel im Bereich der wenigstens einen Einspritzöffnung erhalten.According to a preferred embodiment of the invention, the guide section is formed on a separate component, which is firmly connected to the nozzle needle. The resulting built execution of the nozzle needle allows the use of different materials. Preferably, another material is selected only for the separate component which forms the guide section. This material has a thermal expansion coefficient λ which is greater than that of the material of the nozzle body or a guide sleeve inserted therein. The use of different materials also allows separation of the guiding and sealing functions. The provided for forming the guide portion separate component advantageously takes over the function of sealing, since the material of the separate component is selected such that the component expands at a temperature rise and causes a gap height reduction. This leads to an improved sealing effect. The function of guiding is taken over by a nozzle needle section, which in contrast consists of a material with largely unchanged material properties. This ensures at the same time that the rest. Functions of the nozzle needle will not be affected. For example, an optimum sealing seat of the nozzle needle thus remains in the region of the at least one injection opening.

Weiterhin bevorzugt ist das separate Bauteil an die Düsennadel axial angesetzt. Somit ist das separate Bauteil ferner zur Hubeinstellung der Düsennadel einsetzbar. Ein zusätzliches Bauteil für die Hubeinstellung der Düsennadel ist dementsprechend entbehrlich, da diese Funktion von dem mit der Düsennadel verbundenen Bauteil übernommen werden kann. Vorzugsweise werden hierzu mehrere Auswahlreihen vorgehalten, die in Abhängigkeit vom jeweils geforderten Düsennadelhub wahlweise mit einer Düsennadel kombiniert werden können.Further preferably, the separate component is attached to the nozzle needle axially. Thus, the separate component can also be used for adjusting the stroke of the nozzle needle. An additional component for the stroke adjustment of the nozzle needle is accordingly unnecessary, since this function can be taken over by the component connected to the nozzle needle. Preferably, a plurality of selection rows are provided for this purpose, which can optionally be combined with a nozzle needle as a function of the respectively required nozzle needle stroke.

Vorteilhafterweise ist das separate Bauteil zylinderförmig ausgebildet oder umfasst einen zylinderförmigen Abschnitt, welcher an die Düsennadel axial ansetzbar ist. Dadurch ist eine Hubeinstellung der Düsennadel über das separate Bauteil realisierbar. Zudem weist das separate Bauteil eine einfache Geometrie auf, so dass es kostengünstig herstellbar ist.Advantageously, the separate component is cylindrical or comprises a cylindrical portion which is axially attachable to the nozzle needle. As a result, a stroke adjustment of the nozzle needle via the separate component can be realized. In addition, the separate component has a simple geometry, so that it can be produced inexpensively.

Eine Leckage über den Führungsspalt zwischen dem Führungsabschnitt der Düsennadel und dem Düsenkörper oder einer in den Düsenkörper eingesetzten Führungshülse setzt diesseits und jenseits des Führungsspalts unterschiedliche Druckverhältnisse voraus. Diese Bedingung wird von unterschiedlichen Injektorkonzepten erfüllt.A leakage over the guide gap between the guide portion of the nozzle needle and the nozzle body or a guide sleeve inserted into the nozzle body requires different pressure conditions on both sides of the guide gap. This condition is met by different injector concepts.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dichtet der Führungsabschnitt der Düsennadel die Hochdruckbohrung gegenüber einem Funktionsraum ab. Bei dem Funktionsraum kann es sich beispielsweise um einen Steuerraum oder einen Kopplerraum zur Ansteuerung der Düsennadel handeln. Über diese Funktionsräume wird die notwendige Druckdifferenz zum Öffnen und Schließen der Düsennadel eingestellt.According to a first preferred embodiment of the invention, the guide section of the nozzle needle seals the high-pressure bore with respect to a functional space. The functional space may be, for example, a control room or a coupler space for controlling the nozzle needle. About these functional spaces, the necessary pressure difference to open and close the nozzle needle is set.

Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dichtet der Führungsabschnitt der Düsennadel die Hochdruckbohrung gegenüber einem Niederdruckbereich, vorzugsweise einem Rücklauf, ab. Dieses Injektorkonzept weist somit keinen druckgesteuerten Funktionsraum auf.According to an alternative preferred embodiment of the invention, the guide section of the nozzle needle seals the high-pressure bore with respect to a low-pressure region, preferably a return line. This injector concept thus has no pressure-controlled functional space.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:A preferred embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. These show:

1a, b jeweils einen Längsschnitt durch einen Kraftstoffinjektor nach dem Stand der Technik im Bereich der Düsenbaugruppe bzw. des Führungsabschnitts der Düsennadel, 1a , b show in each case a longitudinal section through a fuel injector according to the prior art in the region of the nozzle assembly or of the guide section of the nozzle needle,

2a, b jeweils einen Längsschnitt durch einen weiteren Kraftstoffinjektor nach dem Stand der Technik im Bereich der Düsenbaugruppe bzw. des Führungsabschnitts der Düsennadel, 2a , b in each case a longitudinal section through a further fuel injector according to the prior art in the region of the nozzle assembly or of the guide section of the nozzle needle,

3 ein Diagramm zur Darstellung der Zusammenhänge Temperatur, Führungsspalthöhe und Leckagemenge und 3 a diagram showing the relationships between temperature, guide gap height and leakage quantity and

4 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor im Bereich des Führungsabschnitts der Düsennadel. 4 a longitudinal section through a fuel injector according to the invention in the region of the guide portion of the nozzle needle.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Den 1a, b und 2a, b sind jeweils aus dem Stand der Technik bekannte Injektorkonzepte zu entnehmen. Bei diesen Konzepten dichtet jeweils eine in einer Hochdruckbohrung 2 eines Düsenkörpers 3 hubbeweglich aufgenommene Düsennadel 1 über einen Führungsabschnitt 5 einen Funktionsraum 8, 9 gegenüber der Hochdruckbohrung 2 ab. Zwischen dem Führungsabschnitt 5 und dem jeweils angrenzenden Bauteil ist ein Führungsspalt 6 ausgebildet, der zur hubbeweglichen Lagerung der Düsennadel 1 ist ein gewisses radiales Spiel aufweist. Das radiale Spiel sollte zugleich derart bemessen sein, dass die über den Führungsspalt 6 austretende Leckagemenge das Druckniveau in dem dahinterliegenden Funktionsraum 8, 9 nicht negativ beeinträchtigt. Denn über das im Funktionsraum 8, 9 vorherrschende Druckniveau wird die Hubbewegung der Düsennadel 1 zum Freigeben oder Verschließen wenigstens einer im Düsenkörper 3 ausgebildeten Einspritzöffnung 4 gesteuert, so dass eine zu große und/oder unkontrolliert in den Funktionsraum 8, 9 gelangende Leckagemenge eine präzise Einspritzung verhindert.The 1a , Federation 2a , B are each shown in the prior art injector concepts. Each of these concepts seals one in a high pressure bore 2 a nozzle body 3 liftably received nozzle needle 1 over a guide section 5 a functional room 8th . 9 opposite the high pressure bore 2 from. Between the guide section 5 and the respective adjacent component is a guide gap 6 formed, the hubbeweglichen for storage of the nozzle needle 1 has a certain radial play. The radial clearance should at the same time be dimensioned such that the over the guide gap 6 leaking leakage quantity, the pressure level in the underlying functional space 8th . 9 not negatively affected. Because about that in the function room 8th . 9 prevailing pressure level is the lifting movement of the nozzle needle 1 for releasing or closing at least one in the nozzle body 3 trained injection port 4 controlled so that too large and / or uncontrolled in the function room 8th . 9 leakage quantity prevents precise injection.

Bei dem in den 1a und 1b dargestellten Injektor, wobei die 1b einen vergrößerten Ausschnitt der 1a im Bereich des Führungsabschnitts 5 der Düsennadel 1 zeigt, ist der Funktionsraum als Steuerraum 8 ausgebildet. Der Steuerraum 8 wird von einer Führungshülse 11 und einer Stirnfläche der Düsennadel 1 begrenzt. Die Führungshülse 11 liegt dichtend an einer Drosselscheibe 12 an, durch welche der Steuerraum 8 eine weitere Begrenzung erfährt. In der Drosselscheibe 12 sind eine Zulaufdrossel 13 und eine Ablaufdrossel 10 ausgebildet, über welche der Steuerraum 8 in Abhängigkeit von der Schaltstellung eines Servoventils (nicht dargestellt) mit einer Hochdruckversorgung bzw. einem Rücklauf verbindbar ist. In Offenstellung des Servoventils wird eine Verbindung des Steuerraums 8 mit dem Rücklauf hergestellt und der Steuerraum 8 über die Ablaufdrossel 10 entlastet. Demzufolge sinkt der Steuerdruck und die Düsennadel 1 öffnet. In Schließstellung des Servoventils führt der über die Zulaufdrossel 13 in den Steuerraum 8 gelangende Kraftstoff dazu, dass der Druck im Steuerraum 8 wieder ansteigt, so dass die Düsennadel 1 mit einer in Schließrichtung wirkenden Kraft beaufschlagt wird.In the in the 1a and 1b illustrated injector, wherein the 1b an enlarged section of the 1a in the area of the guide section 5 the nozzle needle 1 shows is the functional space as a control room 8th educated. The control room 8th is from a guide sleeve 11 and an end face of the nozzle needle 1 limited. The guide sleeve 11 lies sealingly against a throttle disk 12 on, through which the control room 8th experiences a further limitation. In the throttle disc 12 are an inlet throttle 13 and an outlet throttle 10 formed over which the control room 8th in dependence on the switching position of a servo valve (not shown) with a high pressure supply or a return is connectable. In open position of the servo valve is a connection of the control room 8th manufactured with the return and the control room 8th over the outlet throttle 10 relieved. As a result, the control pressure and the nozzle needle decrease 1 opens. In the closed position of the servo valve leads over the inlet throttle 13 in the control room 8th reaching fuel causes the pressure in the control room 8th rises again, leaving the nozzle needle 1 is acted upon by a force acting in the closing direction.

Bei dem in den 2a und 2b dargestellten bekannten Injektorkonzept ist der Funktionsraum im Unterschied zu dem in den 1a und 1b dargestellten Injektorkonzept als Kopplerraum 9 ausgebildet. Der Kopplerraum 9 ermöglicht über ein hydraulisches Kopplervolumen und einen den Kopplerraum 9 begrenzenden Kopplerkörper eine direkte Betätigung der Düsennadel 1 ohne Zwischenschaltung eines Servoventils.In the in the 2a and 2 B shown known injector concept is the functional space in contrast to that in the 1a and 1b illustrated injector concept as a coupler space 9 educated. The coupler room 9 allows via a hydraulic coupler volume and a coupler space 9 limiting Kopplerkörper direct actuation of the nozzle needle 1 without interposition of a servo valve.

Die vorstehend beschriebenen Injektorkonzepte der 1a, b und 2a, b sind besonders betroffen von einem temperaturabhängigen Anstieg der Leckagemenge, da die Leckagemenge den Steuerdruck im jeweiligen Funktionsraum 8, 9 und damit das Öffnungs- und Schließverhalten der Düsennadel 1 negativ beeinflusst. Die vorliegende Erfindung, welche sich mit einem temperaturabhängigen Leckageausgleich befasst, eignet sich daher insbesondere für Kraftstoffinjektoren mit einem solchen Funktionsraum 8, 9. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt.The injector concepts described above 1a , Federation 2a , b are particularly affected by a temperature-dependent increase in the amount of leakage, since the leakage amount of the control pressure in each functional space 8th . 9 and thus the opening and closing behavior of the nozzle needle 1 negatively influenced. The present invention, which deals with a temperature-dependent leakage compensation, is therefore particularly suitable for fuel injectors with such a functional space 8th . 9 , However, it is not limited to this.

Der Zusammenhang zwischen der Temperatur T, der Leckagemenge Q und der Führungsspalthöhe H ist schematisch in dem Diagramm der 3 dargestellt. Die Graphen A, B beziehen sich auf einen Kraftstoffinjektor gemäß dem Stand der Technik und die Graphen C, D auf einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor mit einer Düsennadel 1, die zumindest im Bereich ihres Führungsabschnitts 5 aus einem Werkstoff gefertigt ist, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient λ größer als der des Werkstoffs des Düsenkörpers 3 ist. Das heißt, dass die Düsennadel 1 vollständig aus einem solchen Werkstoff gefertigt oder ein separates Bauteil 7 zur Ausbildung des Führungsabschnitts 5 aus einem solchen Werkstoff umfassen kann. Die durchgezogene Linie gibt jeweils die Leckagemenge Q und die gestrichelte Linie die Führungsspalthöhe H an. Betrachtet man zunächst die Graphen A, B, die sich auf einen bekannten Kraftstoffinjektor beziehen, wird deutlich, dass bei steigender Temperatur T und gleichbleibender Führungsspalthöhe H, da die Wärmeausdehnung der Düsennadel 1 und des Düsenkörpers 3 gleich ist, ein Anstieg der Leckagemenge Q zu verzeichnen ist. Dies liegt darin begründet, dass mit steigender Temperatur die Viskosität des Kraftstoffs abnimmt. Betrachtet man nun die Graphen C, D, welche sich auf einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor beziehen, nimmt die Führungsspalthöhe H bei steigender Temperatur aufgrund unterschiedlich starker Wärmeausdehnung der Düsennadel 1 und des Düsenkörpers 3 ab, wodurch die Abnahme der Viskosität des Kraftstoffs kompensiert wird, so dass kein Anstieg der Leckagemenge Q zu verzeichnen ist.The relationship between the temperature T, the leakage amount Q and the guide gap height H is schematically shown in the graph of FIG 3 shown. The graphs A, B relate to a fuel injector according to the prior art and the graphs C, D to a fuel injector according to the invention with a nozzle needle 1 that at least in the area of their leadership section 5 is made of a material whose thermal expansion coefficient λ greater than that of the material of the nozzle body 3 is. That means that the nozzle needle 1 completely made of such a material or a separate component 7 for the formation of the guide section 5 may comprise of such a material. The solid line indicates the leakage amount Q and the broken line indicates the guide gap height H, respectively. Considering first the graphs A, B, which relate to a known fuel injector, it is clear that with increasing temperature T and constant guide gap height H, since the thermal expansion of the nozzle needle 1 and the nozzle body 3 is equal, an increase in the leakage amount Q is recorded. This is due to the fact that with increasing temperature, the viscosity of the fuel decreases. Considering now the graphs C, D, which relate to a fuel injector according to the invention, the guide gap height H increases with increasing temperature due to different degrees of thermal expansion of the nozzle needle 1 and the nozzle body 3 , whereby the decrease in the viscosity of the fuel is compensated, so that no increase in the leakage amount Q is recorded.

4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors zur Realisierung eines temperaturabhängigen Leckageausgleichs wie er in dem Diagramm der 3 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform ist an die Düsennadel 1 ein separates Bauteil 7 axial angesetzt, das zugleich der Ausbildung eines Führungsabschnitts 5 zur axialen Führung der Düsennadel 1 innerhalb der Hochdruckbohrung 2 des Düsenkörpers 3 dient. Das Bauteil 7 ist als Vollzylinder ausgebildet und besteht aus einem Werkstoff mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten λ, der größer als der Wärmeausdehnungskoeffizient λ des Werkstoffs des Düsenkörpers 3 ist. Bei einem Anstieg der Temperatur dehnt sich somit das separate Bauteil 7 stärker aus als der Düsenkörper 3, so dass sich die Höhe des zwischen dem Bauteil 7 und dem Düsenkörper 3 ausgebildeten Führungsspalts 6 verringert. Durch die verringerte Führungsspalthöhe wird einem temperaturbedingten Anstieg der Leckagemenge aufgrund abnehmender Viskosität des Kraftstoffs entgegengewirkt. Vorzugsweise wird der zu erwartende Anstieg der Leckagemenge vollständig kompensiert, so dass die Leckagemenge mittels welcher ein Funktionsraum 8, 9 beaufschlagt wird, konstant bleibt. 4 shows a preferred embodiment of a fuel injector according to the invention for the realization of a temperature-dependent leakage compensation as shown in the diagram of 3 is shown. In this embodiment is to the nozzle needle 1 a separate component 7 set axially, at the same time the formation of a guide section 5 for axial guidance of the nozzle needle 1 within the high pressure bore 2 of the nozzle body 3 serves. The component 7 is formed as a solid cylinder and consists of a material having a thermal expansion coefficient λ, which is greater than the thermal expansion coefficient λ of the material of the nozzle body 3 is. As the temperature increases, the separate component thus expands 7 stronger than the nozzle body 3 , so that the height of the between the component 7 and the nozzle body 3 trained guide gaps 6 reduced. Due to the reduced guide gap height, a temperature-induced increase in the leakage quantity due to decreasing viscosity of the fuel is counteracted. Preferably, the expected increase in the amount of leakage is completely compensated, so that the amount of leakage by means of which a functional space 8th . 9 is applied, remains constant.

Die Ausbildung des Bauteils 7 als Vollzylinder weist den Vorteil auf, dass das Bauteil 7 zusätzlich der Hubeinstellung der Düsennadel 1 dienen kann. Denn die axiale Erstreckung des Bauteils 7 kann nach Bedarf gewählt werden. Alternativ zur Form eines Vollzylinders kann das Bauteil 7 auch eine beliebig andere Geometrie aufweisen, die vorliegend nicht dargestellt ist. Beispielsweise kann das Bauteil 7 einen hohlzylindrisch ausgebildeten Abschnitt besitzen, welcher auf die Düsennadel 1 aufpressbar ist. Darüber hinaus sind vielzählige weitere Formen denkbar.The training of the component 7 As a solid cylinder has the advantage that the component 7 in addition the stroke adjustment of the nozzle needle 1 can serve. Because the axial extent of the component 7 can be chosen as needed. Alternatively to the shape of a solid cylinder, the component 7 also have any other geometry, which is not shown here. For example, the component 7 have a hollow cylindrical portion which is on the nozzle needle 1 can be pressed on. In addition, many other forms are conceivable.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005034879 A1 [0004]
DE 102008031273 A1 [0005]

Claims

Fuel injector for a fuel injection system, in particular a common rail injection system, having a nozzle needle ( 1 ), which in a high-pressure bore ( 2 ) of a nozzle body ( 3 ) for releasing or closing at least one injection opening ( 4 ) is guided in a liftable manner, wherein at the nozzle needle ( 1 ) a guide section ( 5 ) is formed, which a guide gap ( 6 ) between the nozzle needle ( 1 ) and the nozzle body ( 3 ) or one into the nozzle body ( 3 ) inserted guide sleeve ( 11 ) radially limited, characterized in that the nozzle needle ( 1 ) for reducing leakage over the guide gap ( 6 ) at least in the area of the management section ( 5 ) is made of a material whose thermal expansion coefficient λ is greater than that of the material from which the nozzle body ( 3 ) or into the nozzle body ( 3 ) inserted guide sleeve ( 11 ) is made, so that the guide section ( 5 ) in operation of the fuel injector due to heating a the guide gap ( 6 ) undergoes reducing radial expansion.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the guide section ( 5 ) on a separate component ( 7 ) is formed, which with the nozzle needle ( 1 ) is firmly connected.

Fuel injector according to claim 2, characterized in that the separate component ( 7 ) to the nozzle needle ( 1 ) is set axially and thus for adjusting the stroke of the nozzle needle ( 1 ) can be used.

Fuel injector according to claim 2 or 3, characterized in that the separate component ( 7 ) is cylindrical in shape or comprises a cylindrical portion which is connected to the nozzle needle ( 1 ) is axially attachable.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the guide section ( 5 ) of the nozzle needle ( 1 ) the high pressure bore ( 2 ) opposite a functional space ( 8th . 9 ), preferably a control room ( 8th ) or a coupler space ( 9 ), seals.

Fuel injector according to one of claims 1 to 4, characterized in that the guide section ( 5 ) of the nozzle needle ( 1 ) the high pressure bore ( 2 ) against a low pressure region, preferably a return, seals.