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Die Erfindung betrifft eine Registerdüse zum Einspritzen von Kraftstoff.
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Im Stand der Technik sind verschiedenste Ausführungsformen von Registerdüsen bekannt. Beispielsweise aus
DE 103 19 980 A1 ist eine Registerdüse mit Spritzlöchern für eine Vor- und/oder Haupteinspritzung von Kraftstoff in den Brennraum eines Verbrennungsmotors bekannt. Die Registerdüse weist einen Düsenkörper auf, die einen Düsenkörperboden für die Spritzlöcher aufweist. Eine Haupteinspritzung wird durch eine im Düsenkörper koaxial angeordnete Hohlnadel und die Voreinspritzung durch eine in der Hohlnadel koaxial angeordnete Innennadel gesteuert. Eine hohe Standzeit der Registerdüse wird dadurch erreicht, dass die Hohlnadel an ihrem spritzlochnahen Ende einen dem Düsenkörperboden angepassten, geschlossenen Hohlnadelboden aufweist, der alle Spritzlöcher beherrscht. Zudem ist auf der Innenseite des Hohlnadelbodens ein Innennadelsitz für die Innennadel ausgebildet, wobei die Innennadel mindestens ein im Hohlnadelboden vorgesehenes Verbindungsloch beherrscht, das mit einem zugeordneten Spritzloch in Strömungsverbindung steht.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Registerdüse bereitzustellen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelost.
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Weitere vorteilhafte Ausbildungsformen der Registerdüse sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein Vorteil der Registerdüse besteht darin, dass die Registerdüse einen geringen hydraulischen Durchflusswert mit einem günstigen Geräuschverhalten und einem günstigen Abgasemissionsverhalten im unteren Lastbereich aufweist. Zudem weist die Registerdüse im oberen Lastbereich einen großen hydraulischen Durchfluss auf.
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Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Registerdüse eine Düsennadel aufweist, die von einer Hohlnadel umgeben ist. Der erste Dichtsitz ist auf einer Innenfläche der Hohlnadel angeordnet. Der zweite Dichtsitz ist auf einer Innenfläche des Düsenkörpers angeordnet. Weiterhin mündet das erste Spritzloch an der Innenseite des Düsenkörpers in einen Bereich, der von dem zweiten Dichtsitz umgeben ist.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der Düsenkörper ein Sackloch auf, wobei die Düsennadel in einer Schließposition mit einem Endstück in das Sackloch ragt. Auf diese Weise werden verbesserte Strömungsverhältnisse insbesondere im Bereich des ersten Spritzloches erzeugt.
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In einer weiteren Ausführungsform ist in der Hohlnadel ein Kanal zur Versorgung eines ersten Einspritzraums vorgesehen. Der erste Einspritzraum ist zwischen der Düsennadel und der Hohlnadel oberhalb des ersten Dichtsitzes ausgebildet. Durch den Kanal wird eine definierte Versorgung des Einspritzraumes mit Kraftstoff ermöglicht.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Hohlnadel in einem Endbereich, der zwischen dem ersten Dichtsitz und einem unteren Ende der Düse angeordnet ist, einen zylinderförmigen Abschnitt auf. Auf diese Weise werden verbesserte Strömungsverhältnisse beim Ausströmen von Kraftstoff aus dem Einspritzraum erreicht.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Düsennadel unterhalb der ersten Dichtfläche einen zylinderförmigen Abschnitt auf. Dadurch wird ein Ringraum im unteren Endbereich der Hohlnadel bereitgestellt, wodurch eine verbesserte Strömungsführung führt erreicht wird.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Düsennadel im Endbereich konisch zulaufend ausgebildet, wobei der Endbereich in der Schließposition der Düsennadel in das Sackloch ragt. Durch den konisch zulaufenden Abschnitt werden verbesserte Strömungsbereiche insbesondere in Bezug auf das erste Spritzloch erreicht.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Hohlnadel im Bereich der zweiten Dichtfläche eine Ausnehmung auf, die dem zweiten Spritzloch zugewandt ist. Auch dadurch werden die Strömungsverhältnisse beim Öffnen und Schließen des zweiten Spritzloches verbessert. Vorzugsweise kann die Ausnehmung ringförmig ausgebildet sein, und es können mehrere zweite Spritzlöcher vorgesehen sein, die verteilt um eine Mittenachse auf der ringförmigen zweiten Dichtfläche angeordnet sind. Durch die ringförmige Ausbildung der Ausnehmung wird ein Druckausgleich zwischen den mehreren zweiten Spritzlöchern ermöglicht. Dadurch wird die Einspritzung gleichmäßiger auf die mehreren zweiten Spritzlöcher verteilt.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Hohlnadel im Endbereich als einseitig geschlossene Hohlnadel ausgebildet. Im geschlossenen Endbereich ist der erste Dichtsitz vorgesehen, und ein Verbindungsloch in der Hohlnadel ausgebildet. Das Verbindungsloch verbindet den Einspritzraum mit dem ersten Spritzloch.
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In einer weiteren Ausführungsform ist ein drittes Spritzloch im Düsenkörper vorgesehen, wobei das dritte Spritzloch von einem Sackloch ausgeht.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
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1 einen schematischen Querschnitt eines unteren Teilabschnitts eines Düsenkörpers einer Registerdüse,
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2 einen schematischen Teilquerschnitt durch eine Hälfte eines unteren Abschnittes einer zweiten Ausführungsform einer Registerdüse, und
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3 eine schematische Darstellung eines Querschnittes eines unteren Teilbereichs einer weiteren Ausführungsform einer Registerdüse.
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1 zeigt in einem schematischen Querschnitt einen unteren Abschnitt einer Registerdüse 1. Die Registerdüse weist eine nicht dargestellte Kraftstoffzuleitung und einen nicht dargestellten Aktor auf, mit dem eine Düsennadel 4 und eine Hohlnadel 3 betätigbar sind, um eine Einspritzung über wenigstens ein erstes Spritzloch 5 und ein zweites Spritzloch 6 abzugeben. Die Düsennadel 4 ist mit einem oberen ersten Abschnitt 18 dichtend in einem Innenraum 50 der Hohlnadel 3 geführt. Die Düsennadel 4 ist im ersten Abschnitt 18 ebenso wie der Innenraum 50 der Hohlnadel 3 zylinderförmig ausgebildet. In einem unteren Bereich geht der erste Abschnitt 18 in einen zweiten konisch zulaufenden Abschnitt 19 über. Der zweite Abschnitt 19 geht anschließend in einen dritten zylinderförmigen Abschnitt 20 über. Der Durchmesser des dritten Abschnittes 20 ist geringer als der Durchmesser des ersten Abschnittes 18. Der dritte Abschnitt 20 geht über einen vierten konisch zulaufenden Abschnitt 21 in einen fünften Abschnitt 22 über. Der fünfte Abschnitt 22 ist ebenfalls zylinderförmig ausgebildet und geht in einen sechsten konisch zulaufenden Abschnitt 23 über.
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Der Innenraum 50 der Hohlnadel 3 weist einen weiteren ersten Abschnitt 24 auf, in dem der erste Abschnitt 18 der Düsennadel 4 geführt ist. Der weitere erste Abschnitt 24 der Hohlnadel 3 ist zylinderförmig ausgebildet und geht über einen zweiten weiteren Abschnitt 25, der konisch ausgebildet ist, in einen dritten weiteren Abschnitt 26 über. Der dritte weitere Abschnitt 26 ist zylinderförmig ausgebildet und weist einen geringeren Durchmesser als der erste weitere Abschnitt 24 auf. Der dritte weitere Abschnitt 26 geht über einen vierten konischen weiteren Abschnitt 27 in einen fünften weiteren Abschnitt 28 über. Der fünfte weitere Abschnitt 28 ist zylinderförmig ausgebildet und weist einen geringeren Durchmesser als der dritte weitere Abschnitt 26 auf.
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Die Durchmesser des ersten Abschnittes 18 und des ersten weiteren Abschnittes 24 sind bis auf eine Dichtpassung der Düsennadel 4 in der Hohlnadel 3 gleich groß. Der Durchmesser des dritten Abschnittes 20 ist kleiner als der Durchmesser des dritten weiteren Abschnittes 26. Ebenso ist in der dargestellten Schließposition der Düsennadel 4 mit der Hohlnadel 3 der Übergang zwischen dem ersten Abschnitt 18 in den zweiten Abschnitt 19 oberhalb des Überganges des ersten weiteren Abschnittes 24 in den zweiten weiteren Abschnitt 25 angeordnet. Der Durchmesser des fünften Abschnittes 22 ist kleiner als der Durchmesser des fünften weiteren Abschnittes 28. Auf diese Weise wird ein Ringraum 30 zwischen dem fünften Abschnitt 22 der Düsennadel und dem fünften weiteren Abschnitt 28 der Hohlnadel 3 ausgebildet. Weiterhin ist ein zweiter Ringraum 31 im Bereich des zweiten und dritten Abschnittes 19, 20 zwischen der Düsennadel 4 und der Hohlnadel 3 ausgebildet. Die Hohlnadel 3 ist in einem zweiten Innenraum 32 des Düsenkörpers 2 angeordnet. Der Außendurchmesser der Hohlnadel 3 ist kleiner als der Innendurchmesser des zweiten Innenraumes 32. Auf diese Weise ist ein dritter Ringraum 33 zwischen der Hohlnadel 3 und dem Düsenkörper 2 ausgebildet.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Hohlnadel 3 zwei Kanäle 13 auf, die von der Außenseite in den zweiten weiteren Abschnitt 25 geführt sind und somit den zweiten Ringraum 31 mit dem dritten Ringraum 33 verbinden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können mehr oder weniger Kanäle 13 vorgesehen sein. Die Hohlnadel 3 weist im unteren Abschnitt einen zusammenlaufenden sechsten weiteren Abschnitt 34 auf. Der sechste weitere Abschnitt 34 ist auf der Außenseite der Hohlnadel 3 ausgebildet und einem konisch zulaufenden Endabschnitt 35 des Düsenkörpers 2 zugeordnet, der auf der Innenseite im unteren Endbereich am Düsenkörper 2 angeordnet ist. Der Endabschnitt 35 ist ringförmig um eine Mittenachse des Düsenkörpers 2 ausgebildet. Weiterhin ist in einem oberen Bereich 36 des Endabschnittes 35 ein erstes Spritzloch 6 ausgehend vom zweiten Innenraum 32 nach außen geführt. Zudem ist in einem unteren Bereich 37 des Endabschnittes 35 ein erstes Spritzloch 5 ausgehend vom zweiten Innenraum 32 nach außen geführt. Das erste Spritzloch 5 ist angrenzend an ein mittig angeordnetes Sackloch 11 im unteren Endbereich des Innenraumes 32 angeordnet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können mehrere erste und zweite Spritzlöcher 5, 6 symmetrisch verteilt in Bezug auf die Mittenachse angeordnet sein. Der vierte Abschnitt 21 der Düsennadel 4 ist in Form einer Ringfläche ausgebildet und weist eine erste Dichtfläche 9 auf. Der vierte weitere Abschnitt 27 der Hohlnadel 3 ist ebenfalls in Form einer Ringfläche ausgebildet und weist einen ersten Dichtsitz 7 auf. 1 zeigt die Registerdüse im geschlossenen Zustand, wobei die erste Dichtfläche 9 auf dem ersten Dichtsitz 7 aufliegt und der zweite Ringraum 31 nicht mit dem ersten Spritzloch 5 hydraulisch verbunden ist.
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Der weitere Abschnitt 34 weist eine zweite Dichtfläche 10 auf, die dem Endabschnitt 35 zugewandt ist, wobei der Endabschnitt 35 einen zweiten Dichtsitz 8 aufweist. In der dargestellten Position dichtet die zweite Dichtfläche 10 der Hohlnadel 3 das zweite Spritzloch 6 ab. Zudem trennt die zweite Dichtfläche 10 den zweiten Innenraum 32 vom ersten Spritzloch 5.
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Der zweite Innenraum 32 wird über nicht dargestellte Leitungen mit Kraftstoff versorgt. In der dargestellten Position kann jedoch kein Kraftstoff vom zweiten Innenraum 32 über das erste oder zweite Spritzloch 5, 6 abgegeben werden.
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Zum Einspritzen von Kraftstoff wird zuerst über den Aktor die Düsennadel 4 nach oben bewegt. Dabei wird die erste Dichtfläche 9 vom ersten Dichtsitz 7 abgehoben. Somit besteht eine hydraulische Verbindung zwischen dem zweiten Ringraum 31 und dem ersten Spritzloch 5. Auf diese Weise kann Kraftstoff, der über den zweiten Innenraum 32, den Kanal 15 und den zweiten Ringraum 31 zum ersten Spritzloch 5 geführt wird, über die Registerdüse 1 abgegeben werde. Ab einem festgelegten Hub der Düsennadel 4 wird über entsprechende formschlüssige Betätigungsmittel die Hohlnadel 3 ebenfalls nach oben bewegt. Dadurch verlässt die zweite Dichtfläche 8 den zweiten Dichtsitz 10. Folglich strömt Kraftstoff vom zweiten Innenraum 32 sowohl über die zweiten Spritzlöcher 6 als auch über die ersten Spritzlöcher 5 aus der Registerdüse 1.
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Zum Beenden der Einspritzung wird die Düsennadel 4 mithilfe des Aktors mit der ersten Dichtfläche 7 gegen den ersten Dichtsitz 9 der Hohlnadel 3 gedrückt und die Hohlnadel 3 ebenfalls nach unten mit der zweiten Dichtfläche 8 auf den zweiten Dichtsitz 10 gedrückt. Damit wird die Einspritzung beendet. Die Hohlnadel 3 kann dazu in Richtung auf den zweiten Dichtsitz mit nicht übergestellten Federmitteln vorgespannt sein.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Registerdüse in einer Teilschnittdarstellung, die gemäß der ersten Registerdüse ausgebildet ist. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich darin, dass die Düsennadel 4 im unteren Endabschnitt eine plane Endfläche 51 aufweist, die auch im geschlossenen Zustand nicht in das Sackloch 11 ragt. Weiterhin ist die Ringausnehmung 38 in der zweiten Dichtfläche der Hohlnadel erkennbar. Die Ringausnehmung sorgt dafür, dass unterschiedliche Kraftstoffdrücke zwischen den zweiten Spritzlöchern 6 über die Ringausnehmung 38 ausgeglichen werden.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Registerdüse 1, mit einer weiteren Düsennadel 40 und einer weiteren Hohlnadel 41. Im Gegensatz zu den Ausführungsformen der 1 und 2 ist die weitere Hohlnadel 41 als einseitig im unteren Endbereich 42 geschlossene Hohlnadel ausgebildet. Eine untere Endfläche 43 der weiteren Hohlnadel 41 ist in Form einer konisch zulaufenden Endfläche ausgebildet. Zudem ist im Gegensatz zu den Ausführungsformen der 1 und 2 die weitere Düsennadel 40 zylinderförmig ausgebildet, wobei eine weitere untere Endfläche 44 der weiteren Düsennadel 40 konisch ausgebildet ist und eine erste Dichtfläche darstellt. Die untere Endfläche 43 ist als erster Dichtsitz für die weitere untere Endfläche 44 der Düsennadel ausgebildet. Im Bereich der unteren Endfläche 43 ist ein Verbindungsloch 45 in den Endbereich 42 der Hohlnadel 41 eingebracht. Das Verbindungsloch 45 mündet in eine von unten eingebrachte weitere Ausnehmung 46 des Endbereiches 42 ein. Die untere Endfläche 43 des Endbereiches 42 weist im äußeren Bereich eine weitere erste Dichtfläche 51 auf, die dem zweiten Dichtsitz 8 des Düsenkörpers 2 zugeordnet ist. Im Bereich des zweiten Dichtsitzes 8 mündet auch das zweite Spritzloch 6. Das erste Spritzloch 5 mündet in dieser Ausführungsform in einen Bereich, der der weiteren Ausnehmung 46 zugeordnet ist. Damit ist eine Verbindung zwischen dem Verbindungsloch 45 und dem ersten Spritzloch 5 gegeben. Die weitere Düsennadel 40, die weitere Hohlnadel 41 und der Düsenkörper 2 sind spiegelsymmetrisch zur Mittenachse M ausgebildet.
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Zwischen der weiteren Düsennadel 40 und der weiteren Hohlnadel 44 ist ein zweiter Ringraum 31 ausgebildet. Zwischen der weiteren Hohlnadel 41 und dem Düsenkörper 2 ist ein dritter Ringraum 33 ausgebildet. Der zweite und dritte Ringraum werden mit Kraftstoff über nicht dargestellte Leitungen versorgt, zudem kann ein Kanal 13 zur Verbindung des zweiten und dritten Ringraums 31, 33 in der weiteren Hohlnadel 41 vorgesehen sein.
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Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann zusätzlich ein drittes Spritzloch 52 im Düsenkörper 2 ausgebildet sein, das vom Sackloch 11 ausgeht.
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3 zeigt eine Position der Registerdüse 1, bei der kein Kraftstoff vom zweiten Innenraum 32 über eines der Spritzlöcher abfließen kann. Wird nun die weitere Düsennadel 40 durch den Aktor nach oben bewegt, so wird der zweite Ringraum 31, der zwischen der Düsennadel 4 und der Hohlnadel 3 ausgebildet ist, mit dem Verbindungsloch 45 verbunden. Auf diese Weise kann Kraftstoff aus dem zweiten Innenraum 32 über das Verbindungsloch 45, die weitere Ausnehmung 46 in das erste Spritzloch 5 geführt werden. Der zweite Ringraum 31 ist hydraulisch mit dem zweiten Innenraum 32 verbunden, der mit Kraftstoff versorgt ist.
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Wird die weitere Düsennadel 40 über einen Vorhub hinaus mit dem Aktor weiter nach oben bewegt, so wird auch über entsprechende Wirkmittel die weitere Hohlnadel 41 nach oben bewegt. Damit wird die zweite Dichtfläche vom zweiten Dichtsitz abgehoben, so dass vom zweiten Ringraum 32 alle drei Spritzlöcher 5, 6, 52 mit Kraftstoff versorgt werden.
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Zum Beenden der Einspritzung wird die weitere Düsennadel 40 mithilfe des Aktors nach unten bewegt und dabei die erste Dichtfläche auf den ersten Dichtsitz der weiteren Hohlnadel 41 aufgelegt. Anschließend wird durch die Bewegung der weiteren Düsennadel 40 nach unten auf die weitere Hohlnadel 41 weiter nach unten in Richtung auf die Spritzlöcher bewegt, bis die zweite Dichtfläche der weiteren Hohlnadel 41 auf dem zweiten Dichtsitz des Düsenkörpers 2 aufsitzt und die hydraulische Verbindung zwischen dem zweiten Innenraum 32 und dem zweiten Ringraum 31 und den Spritzlöchern unterbunden ist. Die weitere Hohlnadel 41 kann über nicht dargestellte Federmittel in Richtung auf den zweiten Dichtsitz 8 vorgespannt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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