DE102011082666A1

DE102011082666A1 - Fuel injector, particularly for common-rail-injection system, has nozzle needle, which closes nozzle hole assembly in nozzle body in closed position, where nozzle needle is arranged in high-pressure chamber in nozzle body

Info

Publication number: DE102011082666A1
Application number: DE201110082666
Authority: DE
Inventors: Torsten Leukert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2013-03-14

Abstract

The fuel injector (10) has a nozzle body (11), in which a nozzle needle (15) is arranged, which moves up and down and is impinged with a force by a spring (32) in a direction of a sealing seat (25). The nozzle needle closes a nozzle hole assembly (23) in the nozzle body in a closed position. The nozzle needle is arranged in a high-pressure chamber (42) in nozzle body that is connected with a high pressure-connection. The end of the nozzle needle opposite to the sealing seat is radially encompassed by a guide element.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor, insbesondere für ein Common-Rail-Einspritzsystem, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a fuel injector, in particular for a common rail injection system, according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger Kraftstoffinjektor ist aus der DE 100 24 702 A1 der Anmelderin bekannt. Der bekannte Kraftstoffinjektor weist einen Düsenkörper auf, in dem eine auf- und abbewegliche Düsennadel zum Freigeben bzw. Verschließen einer Düsenlochanordnung angeordnet ist. Das einem Sitzbereich der Düsennadel gegenüberliegende Ende der Düsennadel ist in einem als Hülse ausgebildeten Führungselement gleitend geführt, gegen die sich auch eine als Schließfeder dienende Druckfeder abstützt, die die Düsennadel in Richtung ihres Dichtsitzes am Düsenkörper kraftbeaufschlagt. Der oberhalb der Stirnfläche der Düsennadel innerhalb der Hülse ausgebildete Raum bildet einen Steuerraum aus, der über eine Zulaufbohrung mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt ist. Eine in einer Drosselplatte angeordnete Ablaufbohrung verbindet den Steuerraum mit einem auf der dem Steuerraum gegenüberliegenden Seite der Drosselplatte angeordneten Niederdruckraum. In bekannter Art und Weise kann der Abfluss des Kraftstoffs aus dem Steuerraum über die Ablaufbohrung beeinflusst werden, so dass bei einem Abfluss von Kraftstoff aus dem Steuerraum in Richtung des Niederdruckraums die Düsennadel entgegen der Federkraft der Schließfeder von ihrem Dichtsitz abhebt und die angesprochene Düsenlochanordnung freigibt. Such a fuel injector is from the DE 100 24 702 A1 the applicant known. The known fuel injector has a nozzle body in which an upwardly and downwardly movable nozzle needle for releasing or closing a nozzle hole arrangement is arranged. The one end of the nozzle needle sitting opposite end of the nozzle needle is slidably guided in a trained as a sleeve guide member against which also serves as a closing spring compression spring which urges the nozzle needle in the direction of its sealing seat on the nozzle body. The trained above the end face of the nozzle needle within the sleeve space forms a control chamber, which is supplied via an inlet bore with fuel under high pressure. An outlet bore arranged in a throttle plate connects the control chamber to a low-pressure chamber arranged on the side of the throttle plate opposite the control chamber. In known manner, the outflow of the fuel from the control chamber can be influenced via the drain hole, so that when a drain of fuel from the control chamber in the direction of the low pressure space, the nozzle needle lifts against its counteracting force of the closing spring from their sealing seat and releases the addressed nozzle hole arrangement.

Nach dem Abheben der Düsennadel von ihrem Dichtsitz, d.h. während der eigentlichen Bewegungsphase der Düsennadel, ist die Nadelgeschwindigkeit von der Abstimmung der Durchflüsse durch die Ablaufbohrung und die Zulaufbohrung bestimmt. Je nach Abstimmung dieses Verhältnisses öffnet die Düsennadel schneller oder langsamer. Bei einem Kraftstoffinjektor nach dem Stand der Technik ist dieses Verhältnis fest, also während des Betriebs nicht mehr veränderbar. Daher ist die Auslegung des Verhältnisses stets ein Kompromiss aus einer Optimierung eines schnellen Öffnens der Düsennadel und der Möglichkeit, eine gewisse minimale Einspritzmenge abzugeben, die eine langsam öffnende Düsennadel erfordert. Wünschenswert wäre demgegenüber eine zu Beginn des Abhebens der Düsennadel von ihrem Dichtsitz langsam öffnende Düsennadel, um so kleine Einspritzmengen gut dosieren zu können. Nach Erreichen eines gewissen Düsennadelhubes ist eine schnellere Öffnungsgeschwindigkeit wünschenswert, um so möglichst steile Raten für größere Einspritzmengen realisieren zu können. Dies ist bei dem aus der genannten Schrift bekannten Kraftstoffinjektor jedoch nicht möglich.After lifting the nozzle needle from its sealing seat, i. during the actual movement phase of the nozzle needle, the needle speed is determined by the vote of the flow through the drain hole and the inlet hole. Depending on the vote of this ratio opens the nozzle needle faster or slower. In a fuel injector according to the prior art, this ratio is fixed, so it can not be changed during operation. Therefore, the design of the ratio is always a compromise between optimizing a quick opening of the nozzle needle and the ability to deliver a certain minimum injection amount that requires a slowly opening nozzle needle. On the other hand, it would be desirable to have a nozzle needle which opens slowly from its sealing seat at the beginning of the lifting off of the nozzle needle in order to be able to dose small injection quantities well. After reaching a certain Düsennadelhubes a faster opening speed is desirable in order to realize the steepest possible rates for larger injection quantities can. However, this is not possible with the fuel injector known from the cited document.

Aus der DE 10 2004 060 552 A1 der Anmelderin ist daher ein Prinzip bekannt geworden, bei dem an der Düsennadel eine Führungshülse angeordnet ist. Je nach Ausführungsform sind dort in der Düsennadel oder in der Hülse Drosseln angeordnet, so dass bei einem kleinen Düsennadelhub eine geringere Düsennadelgeschwindigkeit aufgrund (relativ) geringer öffnend wirkender hydraulischer Kräfte auf die Düsennadel erzielt wird. Nach Erreichen eines Öffnungshubes, bei dem die Düsennadel mit einer Steuerkante aus der Hülse austaucht und so die gesamte Kolbenfläche der Düsennadel für den Hochdruck freigibt, wird dann eine höhere Öffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel erzielt. Nachteilig bei der aus der zuletzt genannten Schrift bekannten Konstruktion ist die sitznahe Anordnung der Düsennadelführungshülse. Aufgrund der dort herrschenden besonders hohen Temperatur (nahe dem Brennraum der Brennkraftmaschine) besteht eine erhöhte Gefahr der Bildung von Belägen sowie Verschleißerscheinungen über die Lebensdauer des Kraftstoffinjektors, die zu einer undefinierten Veränderung des Öffnungsverhaltens des Kraftstoffinjektors bzw. dessen Düsennadel führt.From the DE 10 2004 060 552 A1 The Applicant has therefore become known a principle in which a guide sleeve is arranged on the nozzle needle. Depending on the embodiment, there are throttles arranged in the nozzle needle or in the sleeve, so that a smaller nozzle needle stroke results in a lower nozzle needle speed due to (relatively) small opening hydraulic forces acting on the nozzle needle. After reaching an opening stroke in which the nozzle needle with a control edge of the sleeve emerges and thus releases the entire piston surface of the nozzle needle for the high pressure, then a higher opening speed of the nozzle needle is achieved. A disadvantage of the construction known from the latter document is the seat near arrangement of the nozzle needle guide sleeve. Due to the prevailing particularly high temperature (near the combustion chamber of the internal combustion engine) there is an increased risk of the formation of deposits and wear over the life of the fuel injector, which leads to an undefined change in the opening behavior of the fuel injector or its nozzle needle.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass bei relativ geringem konstruktivem Aufwand eine Beeinflussung der Öffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel über dem Öffnungshub der Düsennadel erzielt wird, wobei dieses Verhalten über die gesamte Betriebsbzw. Lebensdauer des Kraftstoffinjektors, das heißt ohne die Gefahr von wesentlichen Ablagerungen und Verschleißerscheinungen, aufrecht erhalten werden soll. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Steuerraum mittels wenigstens einer zusätzlichen Zulaufbohrung mit dem Hochdruckraum verbunden ist, und dass die wenigstens eine zusätzliche Zulaufbohrung von der Düsennadel in Abhängigkeit von der Position der Düsennadel in dem Führungselement offen oder geschlossen ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass die Beeinflussung der Öffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel (über die wenigstens eine zusätzliche Zulaufbohrung) in einem Bereich stattfindet, in dem die Düsennadel bzw. die die Öffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel beeinflussende Führungshülse mit der wenigstens einen zusätzlichen Zulaufbohrung nur relativ geringen thermischen Beanspruchungen ausgesetzt ist. Dadurch werden die Neigung zur Belagsbildung sowie die Verschleißerscheinung herabgesetzt, wodurch über die gesamte Lebensdauer des Kraftstoffinjektors zumindest nahezu konstante Verhältnisse ermöglicht werden.Based on the illustrated prior art, the invention has the object, a fuel injector according to the preamble of claim 1 such that at relatively low design effort to influence the opening speed of the nozzle needle is achieved over the opening stroke of the nozzle needle, said behavior over the entire Betriebsbzw. Life of the fuel injector, that is, without the risk of significant deposits and signs of wear, to be maintained. This object is achieved in a fuel injector with the features of claim 1, characterized in that the control chamber is connected by means of at least one additional inlet bore to the high-pressure chamber, and that the at least one additional inlet bore of the nozzle needle in dependence on the position of the nozzle needle in the guide element open or closed. In other words, this means that influencing the opening speed of the nozzle needle (via the at least one additional inlet bore) takes place in a region in which the nozzle needle or the guide sleeve influencing the opening speed of the nozzle needle with the at least one additional inlet bore only relatively low thermal Exposed to stress. As a result, the tendency to deposit formation and the wear phenomenon are reduced, whereby at least almost constant conditions are made possible over the entire life of the fuel injector.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Advantageous developments of the fuel injector according to the invention are specified in the subclaims. All combinations of at least two of the features disclosed in the claims, the description and / or the figures fall within the scope of the invention.

In besonders einfach ausgestalteter konstruktiver Ausbildung der zusätzlichen Zulaufbohrung ist diese als radial angeordnete Durchgangsbohrung in dem Führungselement ausgebildet. Das bedeutet, dass lediglich ein spanender Bearbeitungsgang zum Ausbilden der Durchgangsbohrung erforderlich ist. In a particularly simple designed structural design of the additional inlet bore, this is formed as a radially arranged through hole in the guide element. This means that only one cutting operation is required to form the through-hole.

Um eine möglichst genaue Dosierung insbesondere relativ kleiner Einspritzmengen zu ermöglichen, ist es darüber hinaus in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die in das Führungselement eintauchende Stirnfläche der Düsennadel in der Schließstellung der Düsennadel eine untere Grenzlage und in einer maximal geöffneten Position eine obere Grenzlage aufweist, und dass die wenigstens eine zusätzliche Zulaufbohrung im Bereich der unteren Grenzlage der Stirnfläche der Düsennadel angeordnet ist.In order to allow the most accurate possible dosage of relatively small injection quantities, it is also provided in an advantageous manner that the immersed in the guide element end face of the nozzle needle in the closed position of the nozzle needle has a lower limit position and in a maximum open position, an upper limit position, and that the at least one additional inlet bore is arranged in the region of the lower limit position of the end face of the nozzle needle.

Um die Durchflussrate von Kraftstoff durch den Kraftstoffinjektor über den Hub der Düsennadel in vielfältiger Art und Weise anpassen bzw. formen zu können, kann es darüber hinaus vorgesehen sein, dass mehrere zusätzliche Zulaufbohrungen vorgesehen sind, die in Längsrichtung des Führungskörpers zueinander beabstandet angeordnet sind. In order to be able to adapt or shape the flow rate of fuel through the fuel injector via the stroke of the nozzle needle in a variety of ways, it may moreover be provided that a plurality of additional inlet bores are provided, which are arranged spaced from one another in the longitudinal direction of the guide body.

In bevorzugter Ausgestaltung der zuletzt genannten Variante ist es dabei vorgesehen, dass die mehreren zusätzlichen Zulaufbohrungen zumindest teilweise radial versetzt zueinander angeordnet sind. Dadurch wird ein in Längsrichtung sehr enger Abstand der Zulaufbohrungen ermöglicht, insbesondere, wenn in die Zulaufbohrungen Zulaufdrosseln als separate Bauteile eingesetzt sind.In a preferred embodiment of the latter variant, it is provided that the plurality of additional inlet bores are at least partially radially offset from each other. This allows a very narrow longitudinal spacing of the inlet bores, in particular when inlet throttles are used as separate components in the inlet bores.

Bevorzugt ist darüber hinaus eine Ausgestaltung, bei der die wenigstens eine zusätzliche Zulaufbohrung in Form einer Zulaufdrossel ausgebildet ist. Eine derartige Zulaufdrossel lässt sich besonders genau und hochwertig in Einzelteilfertigung herstellen. Daher kann es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Zulaufdrossel in Form eines in einer Radialbohrung in das Führungselement einsetzbaren, separaten Bauteils ausgebildet ist.In addition, an embodiment is preferred in which the at least one additional inlet bore is designed in the form of an inlet throttle. Such inlet throttle can be produced particularly accurately and high quality in single part production. Therefore, it can be provided in a further embodiment of the invention that the inlet throttle is designed in the form of a usable in a radial bore in the guide element, separate component.

Um ein gleichmäßige Zuströmung des Kraftstoffs über die Zulaufbohrung in den Steuerraum zu ermöglichen, kann es darüber hinaus vorgesehen sein, die wenigstens eine Zulaufbohrung auf der der Düsennadel in dem Führungselement zugewandten Seite im Führungskörper einen Steuerschlitz ausbildet.In order to enable a uniform inflow of the fuel through the inlet bore in the control chamber, it may also be provided that forms at least one inlet bore on the nozzle needle in the guide element facing side in the guide body a control slot.

Eine weitere Beeinflussung des Kurvenverlaufs der Einspritzmenge über den Hub der Düsennadel wird ermöglicht, wenn die zusätzlichen Zulaufbohrungen oder Zulaufdrosseln unterschiedliche Durchflussquerschnitte aufweisen. A further influencing of the curve shape of the injection quantity over the stroke of the nozzle needle is made possible if the additional inlet bores or inlet throttles have different flow cross-sections.

In fertigungstechnisch besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Zulaufbohrung und die Ablaufbohrung jeweils als Drosselbohrungen mit einer Drosselplatte ausgebildet sind, dass das Führungselement eine Führungshülse ist, die von der Druckfeder gegen die Drosselplatte kraftbeaufschlagt ist, wobei die Führungshülse dichtend an der Drosselplatte anliegt, und dass die Düsennadel in einem Führungsbereich des Düsenkörpers radial geführt ist. Dadurch ist die Düsennadel im Wesentlichen nur in dem Düsenkörper selbst radial geführt, während sich die horizontale Position der Führungshülse aufgrund der Führung der Düsennadel in dem Düsenkörper zwangsläufig einstellt. In manufacturing technology particularly advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the inlet bore and the drain hole are each formed as throttle bores with a throttle plate, that the guide element is a guide sleeve which is subjected to force by the compression spring against the throttle plate, wherein the guide sleeve sealingly on the Throttle plate is applied, and that the nozzle needle is guided radially in a guide region of the nozzle body. As a result, the nozzle needle is guided essentially radially only in the nozzle body itself, while the horizontal position of the guide sleeve inevitably sets in the nozzle body due to the guidance of the nozzle needle.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.

Diese zeigt in:This shows in:

1 einen vereinfachten Längsschnitt durch den einem Brennraum einer Brennkraftmaschine zugewandten, unteren Bereich eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors, 1 a simplified longitudinal section through the combustion chamber of an internal combustion engine facing, lower portion of a fuel injector according to the invention,

2 einen Teilbereich des Kraftstoffinjektors gemäß der 1 im Bereich des Steuerraums in vergrößerter Darstellung, ebenfalls im Längsschnitt, 2 a portion of the fuel injector according to the 1 in the area of the control room in an enlarged view, also in longitudinal section,

3 einen Teil des Steuerraums gemäß 2 bei einer abgewandelten Ausführungsform eines Kraftstoffinjektors und 3 a part of the control room according to 2 in a modified embodiment of a fuel injector and

4 eine schematische Darstellung der Durchflussraten durch einen Kraftstoffinjektor unter Verwendung zusätzlicher Zulaufdrosseln im Steuerraum. 4 a schematic representation of the flow rates through a fuel injector using additional inlet throttles in the control room.

Gleiche Bauteile bzw. Bauteile mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.The same components or components with the same function are provided in the figures with the same reference numerals.

In der 1 ist der einem nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine zugewandte, untere Endbereich eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors 10, insbesondere eines Kraftstoffinjektors 10 zum Einsatz in einem Common-Rail-Einspritzsystem einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, dargestellt. Der Kraftstoffinjektor 10 weist einen Düsenkörper 11 auf, der mittels einer lediglich teilweise dargestellten Düsenspannmutter 12 axial mit einem Gehäuse des Kraftstoffinjektors 10 verspannt ist. Der Düsenkörper 11 weist eine Ausnehmung 13 auf, in der eine Düsennadel 15 in Richtung des Doppelpfeils 16 auf- und abbeweglich in Bezug zur Längsachse 17 des Kraftstoffinjektors 10 bzw. des Düsenkörpers 11 beweglich angeordnet ist. In the 1 is the one not shown combustion chamber of an internal combustion engine facing, lower end portion of a fuel injector according to the invention 10 , in particular a fuel injector 10 for use in a common-rail injection system of a self-igniting internal combustion engine, shown. The fuel injector 10 has a nozzle body 11 on, by means of a nozzle only partially shown nut 12 axially with a housing of the fuel injector 10 is tense. The nozzle body 11 has a recess 13 on, in which a nozzle needle 15 in the direction of the double arrow 16 movable up and down in relation to the longitudinal axis 17 of the fuel injector 10 or the nozzle body 11 is movably arranged.

Der Antrieb bzw. die Bewegung der Düsennadel 15 erfolgt dabei mittels in der 1 nicht dargestellter Mittel, insbesondere mittels eines hydraulischen Servoventils, welches einen Magnetanker oder einen Piezoaktor umfasst.The drive or the movement of the nozzle needle 15 takes place by means of in the 1 Not shown means, in particular by means of a hydraulic servo valve, which comprises a magnet armature or a piezoelectric actuator.

Die Düsennadel 15 ist in einer Führungsbohrung 18 der Ausnehmung 13 radial geführt. Hierzu dienen zwei in Längsrichtung der Düsennadel 15 voneinander beabstandete Führungsabschnitte 19, 20 der Düsennadel 15, die Abflachungen 21, 22 aufweisen, um ein Durchströmen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff in Richtung einer Düsenlochanordnung 23 zu ermöglichen.The nozzle needle 15 is in a pilot hole 18 the recess 13 guided radially. For this serve two in the longitudinal direction of the nozzle needle 15 spaced apart guide sections 19 . 20 the nozzle needle 15 , the flattenings 21 . 22 to allow passage of high pressure fuel in the direction of a nozzle hole arrangement 23 to enable.

In der 1 ist eine untere Endlage der Düsennadel 15 dargestellt, in der die Düsennadel 15 mit einem Nadelsitz 24 auf der Wand der Ausnehmung 13 des Düsenkörpers 11 dichtend aufsitzt und einen Dichtsitz 25 ausbildet. In dieser Schließposition der Düsennadel 15 fließt kein Kraftstoff aus der Ausnehmung 13 durch die Düsenlochanordnung 23. In the 1 is a lower end position of the nozzle needle 15 shown in the nozzle needle 15 with a needle seat 24 on the wall of the recess 13 of the nozzle body 11 sealingly seated and a tight fit 25 formed. In this closed position of the nozzle needle 15 no fuel flows out of the recess 13 through the nozzle hole arrangement 23 ,

In der Ausnehmung 13 des Düsenkörpers 11 ist oberhalb des Führungsbereichs 18 eine Führungshülse 28 angeordnet, die den oberen Endbereich der Düsennadel 15 radial umfasst und in Richtung der Längsachse 17 gleitend geführt wird, und die auf der der Düsennadel 15 abgewandten Seite eine Beißkante 29 aufweist. Die Führungshülse 28 bildet auf der der Düsenlochanordnung 23 zugewandten Seite eine Auflageschulter 31 für eine Druckfeder 32 aus, die als Schließfeder für die Düsennadel 15 wirkt. Die Druckfeder 32 stützt sich auf der der Auflageschulter 31 gegenüberliegenden Seite beispielhaft an einer Einstellscheibe 33 ab, die an der Düsennadel 15 axial fixiert angeordnet ist.In the recess 13 of the nozzle body 11 is above the guidance area 18 a guide sleeve 28 arranged on the upper end of the nozzle needle 15 includes radially and in the direction of the longitudinal axis 17 Slidably guided, and on the nozzle needle 15 opposite side a biting edge 29 having. The guide sleeve 28 it forms on the nozzle hole arrangement 23 facing side a support shoulder 31 for a compression spring 32 made, as a closing spring for the nozzle needle 15 acts. The compression spring 32 relies on the support shoulder 31 opposite side example of a shim 33 off, at the nozzle needle 15 is arranged axially fixed.

Die Führungshülse 28 stützt sich mit ihrer Beißkante 29 gegen die Unterseite 34 einer Drosselplatte 35 dichtend ab. Die Drosselplatte 35 begrenzt einerseits die Ausnehmung 13 in dem Düsenkörper 11, und andererseits einen Steuerraum 38, der weiterhin von der Innenseite der Führungshülse 28 sowie der oberen Stirnfläche 39 der Düsennadel 15 begrenzt ist.The guide sleeve 28 rests with its biting edge 29 against the bottom 34 a throttle plate 35 sealing off. The throttle plate 35 limited on the one hand the recess 13 in the nozzle body 11 , and on the other hand, a control room 38 that continues from the inside of the guide sleeve 28 as well as the upper face 39 the nozzle needle 15 is limited.

Die Drosselplatte 35 und eine oberhalb der Drosselplatte 35 angeordnete Ventilplatte 36 bilden einen parallel zur Längsachse 17 des Kraftstoffinjektors 10 verlaufenden Zulaufbohrung 41 aus, der mit einem Hochdruckanschluss verbunden ist, und über den unter Hochdruck, insbesondere unter Rail-Druck stehender Kraftstoff in den Bereich der einen Hochdruckraum 42 ausbildenden Ausnehmung 13 geleitet wird. Mittels eines in der Drosselplatte 35 und der Ventilplatte 36 ausgebildeten, von der Zulaufbohrung 41 abzweigenden Nebenkanals 43 wird der Steuerraum 38 ebenfalls mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff aus der Zulaufbohrung 41 versorgt. In dem Nebenkanal 43 ist eine erste Zulaufdrossel 44 ausgebildet. Der Nebenkanal 43 bildet eine erste Zulaufmöglichkeit für Kraftstoff in den Steuerraum 38 aus, wie am Einfachsten aus der 2 erkennbar ist.The throttle plate 35 and one above the throttle plate 35 arranged valve plate 36 form one parallel to the longitudinal axis 17 of the fuel injector 10 extending inlet bore 41 from, which is connected to a high-pressure port, and the under high pressure, in particular under rail pressure standing fuel in the area of a high-pressure chamber 42 forming recess 13 is directed. By means of one in the throttle plate 35 and the valve plate 36 trained, from the inlet hole 41 branching off secondary channel 43 becomes the control room 38 also with fuel under high pressure from the inlet bore 41 provided. In the side channel 43 is a first inlet throttle 44 educated. The secondary channel 43 forms a first inflow possibility for fuel in the control room 38 from, as the simplest from the 2 is recognizable.

In der Drosselplatte 35 ist weiterhin eine Ablaufbohrung 45 mit einer Ablaufdrossel 46 ausgebildet, die den Steuerraum 38 über die Ventilplatte 36 mit einem Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors 10 verbindet, über den im Kraftstoffinjektor 10 nicht benötigter Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor 10 in den Kraftstofftank zurückgeführt wird.In the throttle plate 35 is still a drain hole 45 with a drain throttle 46 formed the control room 38 over the valve plate 36 with a low pressure region of the fuel injector 10 connects, over in the fuel injector 10 Unnecessary fuel from the fuel injector 10 is returned to the fuel tank.

In an sich bekannter Art und Weise, insbesondere durch das erwähnte Servoventil, kann der Abfluss von Kraftstoff durch die Ablaufbohrung 45 beeinflusst werden. Durch den Abfluss von Kraftstoff aus dem Steuerraum 38 durch die Ablaufbohrung 45 verringert sich der Druck des Kraftstoffs innerhalb des Steuerraums 38, so dass eine hydraulische Schließkraft, die in derselben Richtung wirkt wie die mechanische Federkraft der Druckfeder 32, verringert wird. Der Abfluss von Kraftstoff aus dem Steuerraum 38 bewirkt dadurch ein Abheben der Düsennadel 15 von ihrem Dichtsitz 25, um Kraftstoff über die Düsenlochanordnung 23 abgeben zu können. In known manner, in particular by the mentioned servo valve, the outflow of fuel through the drain hole 45 to be influenced. By the outflow of fuel from the control room 38 through the drain hole 45 the pressure of the fuel inside the control room decreases 38 , so that a hydraulic closing force acting in the same direction as the mechanical spring force of the compression spring 32 , is reduced. The outflow of fuel from the control room 38 causes a lifting of the nozzle needle 15 from her tight seat 25 to fuel through the nozzle hole arrangement 23 to be able to deliver.

Um den Durchfluss von Kraftstoff durch die Düsenlochanordnung 23 über den Öffnungshub der Düsennadel 15 beeinflussen zu können, ist der Kraftstoffinjektor 10 besonders ausgebildet. Hierzu weist der Kraftstoffinjektor 10, wie insbesondere anhand der 2 erkennbar ist, über wenigstens eine zweite Zulaufmöglichkeit für unter Hochdruck stehenden Kraftstoff in den Steuerraum 38 auf. Bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Wand der Führungshülse 28 eine radial angeordnete Zulaufbohrung in Form einer Stufenbohrung 48 ausgebildet. Die Stufenbohrung 48 weist auf der den Steuerraum 38 zugewandten Seite ihren geringsten Durchmesser auf und bildet an der Innenwand der Führungshülse 28 einen radial umlaufenden Steuerschlitz 47 aus. In einem zylindrisch ausgebildeten Aufnahmebereich 49 der Stufenbohrung 48 ist von der Außenseite der Führungshülse 28 ein separates Bauteil in Form einer zweiten Zulaufdrossel 50 eingesetzt. Die zweite Zulaufdrossel 50 dient dazu, unter Hochdruck stehenden Kraftstoff aus der Ausnehmung 13 bzw. dem Hochdruckraum 42 in den Steuerraum 38 fließen zu lassen. To the flow of fuel through the nozzle hole arrangement 23 over the opening stroke of the nozzle needle 15 to be able to influence, is the fuel injector 10 specially trained. For this purpose, the fuel injector 10 , in particular on the basis of 2 can be seen, via at least one second inlet option for fuel under high pressure in the control room 38 on. In the in the 2 illustrated embodiment is in the wall of the guide sleeve 28 a radially arranged inlet bore in the form of a stepped bore 48 educated. The stepped bore 48 points to the control room 38 facing side of their smallest diameter and forms on the inner wall of the guide sleeve 28 a radial circumferential control slot 47 out. In a cylindrical receiving area 49 the stepped bore 48 is from the outside of the guide sleeve 28 a separate component in the form of a second inlet throttle 50 used. The second inlet throttle 50 serves to high-pressure fuel from the recess 13 or the high pressure room 42 in the control room 38 to flow.

In der 2 ist die Düsennadel 15 in ihrer unteren Endlage dargestellt, bei der diese den Dichtsitz 25 ausbildet und die Düsenlochanordnung 23 verschließt. Dabei bildet obere Stirnfläche 39 der Düsennadel 15 eine erste Ebene 52 aus. Weiterhin ist eine zweite Ebene 53 dargestellt, in der die Düsennadel 15 ihre maximale Öffnungsposition einnimmt, d.h., dass der Durchfluss von Kraftstoff durch die Düsenlochanordnung 23 ein Maximum erreicht. Wie man insbesondere anhand der 2 erkennt, ist es bevorzugt vorgesehen, dass die zweite Zulaufdrossel 50 bzw. der Steuerschlitz 47 auf einem Niveau im Bereich nahe der ersten Ebene 52 angeordnet ist, d.h., dass sich das Niveau der zweiten Zulaufdrossel 50 näher auf der der ersten Ebene 52 zugewandten Seite befindet als auf der der zweiten Ebene 53 zugewandten Seite. In the 2 is the nozzle needle 15 shown in its lower end position, in which this the sealing seat 25 forms and the nozzle hole arrangement 23 closes. It forms upper face 39 the nozzle needle 15 a first level 52 out. Furthermore, a second level 53 shown in the nozzle needle 15 its maximum open position occupies, ie, that the flow of fuel through the nozzle hole arrangement 23 reached a maximum. How to particular on the basis of 2 detects, it is preferably provided that the second inlet throttle 50 or the control slot 47 at a level near the first level 52 is arranged, that is, that the level of the second inlet throttle 50 closer to the first level 52 facing side than on the second level 53 facing side.

Die Öffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel 15 ist abhängig von dem Verhältnis der Durchflussquerschnitte zwischen der Ablaufdrossel 46 und der Summe der Querschnitte durch die beiden Zulaufdrosseln 44 und 50. Je größer dieses Verhältnis, desto mehr Kraftstoff kann aus dem Steuerraum 38 abfließen, und desto schneller bewegt sich die Düsennadel 15. Beim Öffnen der Düsennadel 15 infolge eines Freigebens des Querschnitts der Ablaufbohrung 45 bzw. durch einen entsprechenden Abfluss von Kraftstoff durch die Ablaufdrossel 46 beginnt sich die Düsennadel 15 in Richtung des Pfeils 54 zu bewegen, d.h. in Öffnungsrichtung. Da in diesem Zustand zunächst über beide Zulaufdrosseln 44 und 50 unter Hochdruck stehender Kraftstoff in den Bereich des Steuerraums 38 nachfließen kann, bewegt sich die Düsennadel 15 nach dem Abheben vom Dichtsitz 25 zunächst mit relativ geringer Geschwindigkeit in Öffnungsrichtung. Dadurch wird auch ein relativ geringer Durchfluss durch die Düsenlochanordnung 23, d.h. eine hochgenaue Dosierung des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine erzielt. The opening speed of the nozzle needle 15 depends on the ratio of flow cross sections between the outlet throttle 46 and the sum of the cross sections through the two inlet throttles 44 and 50 , The larger this ratio, the more fuel can flow out of the control room 38 drain, and the faster the nozzle needle moves 15 , When opening the nozzle needle 15 due to a release of the cross section of the drain hole 45 or by a corresponding outflow of fuel through the outlet throttle 46 the nozzle needle starts 15 in the direction of the arrow 54 to move, ie in the opening direction. As in this state, initially via both inlet throttles 44 and 50 High pressure fuel in the area of the control room 38 can flow, the nozzle needle moves 15 after lifting off the sealing seat 25 initially at a relatively low speed in the opening direction. This also results in a relatively low flow through the nozzle hole arrangement 23 , ie a highly accurate metering of the fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine achieved.

Sobald die Düsennadel 15 mit ihrer oberen Stirnfläche 39 den Steuerschlitz 47 überstreicht und somit verschließt, kann kein Kraftstoff über die zweite Zulaufdrossel 50 mehr in den Steuerraum 38 einfließen. Dieser Hub h bildet somit einen Grenzhub aus der Düsennadel 15 aus. Ab diesem Grenzhub ist das angesprochene Verhältnis des Ablaufquerschnittes zu den Zulaufquerschnitten vergrößert, da (wie angeführt) kein Kraftstoff mehr über die zweite Zulaufdrossel 50 in den Bereich des Steuerraums 38 gelangt. Dies hat eine erhöhte Öffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel 15 und somit eine schnell ansteigende Durchflussrate durch die Düsenlochanordnung 23 zur Folge.As soon as the nozzle needle 15 with its upper face 39 the control slot 47 passes over and thus closes, can not fuel on the second inlet throttle 50 more in the control room 38 incorporated. This stroke h thus forms a Grenzhub from the nozzle needle 15 out. From this boundary stroke, the mentioned ratio of the flow cross-section to the inlet cross-sections is increased because (as stated) no more fuel via the second inlet throttle 50 in the area of the control room 38 arrives. This has an increased opening speed of the nozzle needle 15 and thus a fast rising flow rate through the nozzle hole assembly 23 result.

In der 3 ist eine modifizierte Führungshülse 28a dargestellt, bei der neben der bereits bei der 2 vorhandenen zweiten Zulaufdrossel 50 eine zusätzliche dritte, ebenfalls als separates Bauteil ausgebildete Zulaufdrossel 57 in einer radial in der Führungshülse 28a angeordneten Zulaufbohrung 56 mit einem Steuerschlitz 55 oberhalb der zweiten Zulaufdrossel 50 vorgesehen ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Zulaufdrosseln 50 und 57 jeweils identisch ausgebildet, sie können jedoch auch unterschiedlich ausgebildet sein und insbesondere unterschiedliche Durchflussmengen in den Steuerraum 38 ermöglichen. Darüber hinaus kann es in Abänderung der dargestellten Ausführungsform auch möglich sein, dass die dritte Zulaufdrossel 57 radial versetzt zur zweiten Zulaufdrossel 50 in der Führungshülse 28a angeordnet ist. Durch das Vorsehen einer dritten Zulaufdrossel 57 kann das Öffnungsverhalten der Düsennadel 15 bzw. die Durchflussmenge von Kraftstoff durch die Düsenlochanordnung 23 gegenüber der 2 zusätzlich beeinflusst bzw. gesteuert werden. Hierzu wird beispielhaft auf die 4 verwiesen. Hierbei ist über den Öffnungshub a der Düsennadel 15 mit dem ersten, durchgezogenen Kurvenverlauf 58 die Durchflussmenge Q von Kraftstoff durch die Düsenlochanordnung 23 (pro Zeit-Einheit) dargestellt, bei der der Kraftstoffinjektor entsprechend dem Stand der Technik ausgebildet ist, d.h., weder über eine zweite Zulaufdrossel 50 noch über eine dritte Zulaufdrossel 57 verfügt. Man erkennt insbesondere, dass bereits bei einem relativ geringen Öffnungshub der Düsennadel 15 eine relativ hohe Durchflussmenge erzielt wird. Demgegenüber ist mit dem zweiten, gestrichelten Kurvenverlauf 59 der Fall dargestellt, bei dem ein erfindungsgemäßer Kraftstoffinjektor 10 eine zweite Zulaufdrossel 50 aufweist. Hierbei erkennt man, dass bei einem relativ geringen Öffnungshub der Düsennadel 15 die Durchflussrate durch die Düsenlochanordnung 23 deutlich unterhalb der Durchflussmenge des Kurvenverlaufs 58 liegt. Erst bei einem Grenzhub h, bei der der Steuerschlitz 47 von der Düsennadel 15 verschlossen ist, findet eine deutliche Erhöhung der Durchflussrate statt. Zuletzt erkennt man anhand des dritten, strichpunktierten Kurvenverlaufs 60, bei der der Kraftstoffinjektor 10 zusätzlich zur zweiten Zulaufdrossel 50 die dritte Zulaufdrossel 57 aufweist, dass auch nach dem Passieren des Grenzhubs h eine gegenüber dem Stand der Technik sowie der zuletzt genannten Variante reduzierte Durchflussrate durch die Düsenlochanordnung 23 erzielt wird, die sich erst nach dem Passieren des Grenzhubs H erhöht, bei der auch der zweite Steuerschlitz 55 der dritten Zulaufdrossel 57 von der Düsennadel 15 verschlossen ist.In the 3 is a modified guide sleeve 28a shown, in addition to the already at the 2 existing second inlet throttle 50 an additional third, also designed as a separate component inlet throttle 57 in a radially in the guide sleeve 28a arranged inlet bore 56 with a control slot 55 above the second inlet throttle 50 is provided. In the illustrated embodiment, the two inlet throttles 50 and 57 each formed identically, but they can also be designed differently and in particular different flow rates in the control room 38 enable. In addition, it may also be possible in a modification of the illustrated embodiment that the third inlet throttle 57 radially offset to the second inlet throttle 50 in the guide sleeve 28a is arranged. By providing a third inlet throttle 57 can the opening behavior of the nozzle needle 15 or the flow rate of fuel through the nozzle hole assembly 23 opposite the 2 additionally influenced or controlled. This is exemplified in the 4 directed. Here is the opening stroke a of the nozzle needle 15 with the first, solid curve 58 the flow rate Q of fuel through the nozzle hole assembly 23 (per unit time), in which the fuel injector is formed according to the prior art, ie, neither via a second inlet throttle 50 still a third inlet throttle 57 features. It can be seen in particular that even with a relatively small opening stroke of the nozzle needle 15 a relatively high flow rate is achieved. In contrast, with the second, dashed curve 59 the case illustrated in which a fuel injector according to the invention 10 a second inlet throttle 50 having. Here you can see that at a relatively small opening stroke of the nozzle needle 15 the flow rate through the nozzle hole arrangement 23 well below the flow rate of the curve 58 lies. Only at a Grenzhub h, where the control slot 47 from the nozzle needle 15 is closed, there is a significant increase in the flow rate. Finally, one recognizes by the third, dot-dashed curve 60 in which the fuel injector 10 in addition to the second inlet throttle 50 the third inlet throttle 57 has, that even after passing the Grenzhubs h compared to the prior art and the latter variant reduced flow rate through the nozzle hole arrangement 23 is achieved, which increases only after passing the Grenzhubs H, in which also the second control slot 55 the third inlet throttle 57 from the nozzle needle 15 is closed.

Der soweit beschriebene Kraftstoffinjektor 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So ist es insbesondere denkbar, mehr als zwei zusätzliche Zulaufdrosseln 50, 57 zu verwenden, um eine weitere Anpassung der Durchflussmenge über den Öffnungshub der Düsennadel 15 zu ermöglichen. The fuel injector described so far 10 can be modified or modified in many ways without departing from the spirit of the invention. So it is particularly conceivable, more than two additional inlet throttles 50 . 57 to use it to further adjust the flow rate through the opening stroke of the nozzle needle 15 to enable.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10024702 A1 [0002]
DE 102004060552 A1 [0004]

Claims

Fuel injector ( 10 ), in particular for a common rail injection system, with a nozzle body ( 11 ), in which an upwardly and downwardly movable nozzle needle ( 15 ) arranged by a spring ( 32 ) in the direction of a sealing seat ( 25 ) is subjected to force, and in a closed position, a nozzle hole arrangement ( 23 ) in the nozzle body ( 11 ), whereby the nozzle needle ( 15 ) in a high-pressure connection connected to the high pressure chamber ( 42 ) in the nozzle body ( 11 ), wherein the sealing seat ( 25 ) opposite end of the nozzle needle ( 15 ) of a guide element ( 28 ; 28a ) is radially encompassed, wherein the guide element ( 28 ; 28a ) together with the end face ( 39 ) of the nozzle needle ( 15 ) a control room ( 38 ), which via a first inlet bore ( 41 ) is supplied with high-pressure fuel, and wherein the control room ( 38 ) via a drain hole ( 45 ) is connectable to a low-pressure region, characterized in that the control chamber ( 38 ) by means of at least one in the guide element ( 28 ; 28a ) formed additional inlet bore ( 48 ; 56 ) with the high-pressure chamber ( 42 ), and that the at least one additional inlet bore ( 48 ; 56 ) from the nozzle needle ( 15 ) depending on the position of the nozzle needle ( 15 ) in the guide element ( 28 ; 28a ) is closable.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the at least one additional inlet bore ( 48 ; 56 ) as a radially arranged through hole in the guide element ( 28 ; 28a ) is trained.

Fuel injector according to claim 1 or 2, characterized in that in the guide element ( 28 ; 28a ) dipping face ( 39 ) of the nozzle needle ( 15 ) in the closed position of the nozzle needle ( 15 ) a lower limit position ( 52 ) and in a maximum open position an upper limit position ( 53 ), and that the at least one additional inlet bore ( 48 ; 56 ) in the area of the lower limit ( 52 ) is arranged.

Fuel injector according to one of claims 1 to 3, characterized in that a plurality of additional inlet bores ( 48 . 56 ) are provided, which in the longitudinal direction of the guide body ( 28a ) are arranged spaced from each other.

Fuel injector according to claim 4, characterized in that at least some of the additional inlet bores ( 48 . 56 ) are arranged radially offset from one another.

Fuel injector according to one of claims 1 to 5, characterized in that the at least one additional inlet bore ( 48 ; 56 ) in the form of an inlet throttle ( 50 ; 57 ) is trained.

Fuel injector according to claim 6, characterized in that the inlet throttle ( 50 ; 57 ) in the form of a into the inlet bore ( 48 ; 56 ) can be used, separate component is formed.

Fuel injector according to one of claims 1 to 7, characterized in that the at least one inlet bore ( 48 ; 56 ) on the nozzle needle ( 15 ) in the guide element ( 28 ; 28a ) facing side in the guide body a control slot ( 47 ; 55 ) trains.

Fuel injector according to one of claims 4 to 8, characterized in that the additional inlet bores ( 48 ; 56 ) or inlet throttles ( 50 ; 57 ) have different flow cross sections.

Fuel injector according to one of claims 1 to 9, characterized in that the inlet bore ( 41 ) and the drain hole ( 45 ) in each case as throttle bores in a throttle plate ( 35 ) are formed, that the guide element is a guide sleeve ( 28 ; 28a ) is that of the compression spring ( 32 ) against the throttle plate ( 35 ) is subjected to force, wherein the guide sleeve ( 28 ; 28a ) sealingly on the throttle plate ( 35 ) is present.