EP1412633A1

EP1412633A1 - Kraftstoffinjektor mit schliessdruckkompensation

Info

Publication number: EP1412633A1
Application number: EP02740359A
Authority: EP
Inventors: Christoph BÜHLER
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2002-05-18
Publication date: 2004-04-28
Anticipated expiration: 2022-05-18
Also published as: JP4138650B2; EP1412633B1; DE10134868A1; JP2005509107A; WO2003008797A1; BR0205760A; DE50212605D1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, der einen Injektorkörper (2) umfasst. In diesem ist eine über eine Schliessfeder (35) vorgespannte Düsennadel (3) aufgenommen, welche von einem Düsenraum (6) umgeben ist, der über einen Hochdruckzulauf (7) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt ist. An der Düsennadel (3) ist im Bereich der Düsennadelspitze (13) ein Sitzdurchmesser (15) ausgebildet, mit dem Einspritzöffnungen (18) eines Düsenkörpers (11) freiggebbar und verschliessbar sind. An der Düsennadel (3) ist zwischen einem Führungs- und Dichtelement (4) und dem Düsenraum (6) eine hydraulische Fläche (23) ausgebildet, die dem Führungs- und Dichtelement (4) gegenüberliegt und deren Berührung von einer ersten Kontaktposition (27) in eine Flächenberührung (29) eines Kontaktbereiches (22, 24) des Führungs- und Dichtelementes (4) im Laufe des Betriebs des Kraftstoffinjektors (1) übergeht.

Description

Kraftstoffinjektor mit Schließdruckkompensation

Technisches Gebiet

Bei luftverdichtenden Verbrennungskraftmaschinen kommen vermehrt Kraftstoffeinspritzsysteme mit Hochdrucksammeiraum (Common Rail) zum Einsatz. Je nach Zylinderanzahl der Verbrennungskraftmaschine wird eine entsprechende Anzahl von Kraftstoffinjektoren über den Hochdrucksammeiraum mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgt. Je nach Einsatzzweck können die Kraftstoffinjektoren mit Lochdüsen, wie zum Beispiel Sackloch- oder Sitzlochdüsen ausgestattet werden. Die Düsenauslegung ist mit entscheidend für das dosierte Einspritzen hinsichtlich Einspritzdauer und Einspritzmenge. Die Ein- spritzdüsen werden von der Spitze der Düsennadel im Betrieb des Kraftstoffinjektors zyklisch verschlossen bzw. freigegeben.

Stand der Technik

DE 196 19 523 AI offenbart ein Kraftstoffeinspritzventil, dessen Ventilkörper in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine hineinragt. Der Ventilkörper ist mittels einer Spannmutter axial gegen einen Ventilkörper vorgespannt. Der Ventilkörper weist eine von der dem Ventilhaltekörper zugewandten Stirnfläche ausgehende Sackbohrung auf, die als Führungsbohrung ausgebildet ist, in der ein kolbenförmiges Ventilglied axial verschiebbar geführt ist. Dabei weist die Führungsbohrung einen radial erweiterten Druckraum auf, der durch einen zwischen der Wand der Führungsbohrung und dem Nentilglied- schaft gebildeten Ringspalt mit einer konischen Ventilsitzfläche verbunden ist, die am nach innen kragenden geschlossenen Ende der Führungsbohrung gebildet ist. An diese Nentil- sitzfläche schließen sich stromabwärts Einspritzöffnungen an, die in den Brennraum der Brennkraftmaschine münden. Dabei wird das axial verschiebbare Ventilglied mittels einer Rückstellfeder unter Vorspannung mit einer am brennraumseitigen Ende des Ventilgliedes vorgesehenen Ventildichtfläche in Anlage zum Ventilsitz gehalten. Die Kraftstoffzufüh- rung zum Einspritzventil erfolgt über einen in den Druckraum mündenden Zulaufkanal, der den Ventilhaltekörper durchdringt und weiter über eine Einspritzleitung ständig mit einem für sämtliche Einspritzventile der zu versorgenden Brennkraftmaschine gemeinsamen Hochdrucksammelraum (Common Rail) verbunden ist. Dabei weist das kolbenförmige Ventilglied zudem im Bereich des Druckraums eine Ringschulter auf, an der der im Druckraum ständig anstehende Kraftstoffhochdruck in Öfrhungsrichtung des Ventilglieds angreift. Das Ventilglied wird dabei über eine anliegende Druck- bzw. Kolbenstange hydraulisch in seine Schließlage geführt und blockiert, wozu die dem Ventilsitz abgewandte Stirnfläche der Druckstange einen hydraulischen Schließdruckraum begrenzt.

Dieser Lösung haftet der Nachteil an, daß sich infolge des ständig am Einspritzventil anliegenden Kraftstoffhochdrucks die das Ventilglied führende Führungsbohrung radial aufweitet. Dies hat neben einer verringerten Hochdruckfestigkeit des Ventilkörpers auch eine verstärkte Leckage zwischen dem Druckraum und einem niederdruckseitigen Federraum zur Folge, was den Wirkungsgrad des gesamten Kraftstoffeinspritzsystems erheblich beeinträchtigt.

DE 298 14 934 bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen. Gemäß dieser Lösung lassen sich bei hohen Kraftstoffdrücken im Druckraum ein Bruch des Ventilkörpers und eine zunehmende Leckage dadurch sicher vermeiden, daß die Kraft- einleitungsfiächen zwischen der Spannmutter und dem Ventilkörper konisch ausgebildet sind, so daß beim Verspannen der Bauteile zueinander neben der axial gerichteten Ein- spannungskraftkomponente eine zusätzliche radiale Einspannkraftkomponente auf den Ventilkörper übertragen wird. Diese radial einwärts gerichtete Einspannkraft wirkt dabei dem Aufweiten der Führungsbohrung entgegen, so daß das enge Spiel zwischen der Wand der Führungsbohrung und dem Ventilglied erhalten bleibt und lediglich eine geringe Leckagemenge über den Engspalt abströmen kann.

Darstellung der Erfindung

Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann ein sich an der Düsennadel einstellender, sich langsam durch die Alterung einer die Düsennadel beaufschlagenden Schließfeder ergebender Schließkraftabfall kompensiert werden. Die Federsteifigkeit der die Düsennadel beaufschlagenden Schließfeder nimmt über die Zeit ab, wodurch die aufgebrachte Federkraft abnimmt. Die Abnahme der Federkraft über die Betriebszeit des Injektors wird erfindungsgemäß durch die Beeinflussung der der Federkraft entgegenwirkenden hydraulischen Kraft kompensiert. Dazu ist an der Düsennadel unterhalb eines Auslauf- bereiches des ^"die Düsennadel führenden Führungs- und Dichtelementes eine hydraulische Fläche ausgebildet, die die Düsennadel im wesentlichen kegelstumpfförmig umgibt. Im neuen und ungebrauchten Zustand der Düsennadel stellt sich zwischen diesem Bereich und eines Kontaktbereiches, der beispielsweise als Anschrägung konfiguriert sein kann, des Führungs- und Dichtelementes der Düsennadel zunächst eine linienförmige Berührung ein, die im Laufe des Betriebes aufgrund des sich natürlicherweise einstellenden Verschleißes in eine Flächenberührung übergeht. Der Übergang von der linienförmigen Berührung der hydraulischen Fläche mit der Anschrägung des Führungs- und Dichtelementes in eine Flächenberührung des Führungs- und Dichtelementes ist abhängig von der Auslegung des Neigungswinkels der kegelstumpfförmigen, an der Düsennadel ausgebildeten hydraulischen Fläche und kann durch deren Auslegung an das Alterungsverhalten der Schließfeder, d.h. deren Schließkraftabfall angepasst werden. Bei Übergang der linienförmigen Berührung zu einer flächigen Berührung nimmt die hydraulisch wirksame Fläche des kegelstumpfförmigen Abschnittes ab, so dass eine Abnahme der Federkraft der Schließfeder durch eine idealerweise parallel dazu verlaufende Abnahme der der Kraft der Schließfeder entgegenwirkenden hydraulischen Kraft durch den Übergang von Linienberührung in eine Flächenberührung mit sich einstellender Abnahme der hydraulischen wirksamen Fläche kompensiert werden kann.

Durch die Beeinflussung der der Federkraft der Schließfeder entgegengerichteten hydraulischen Gegenkraft kann auch nach längeren Betriebszeiten ein schnelles Schließen der Düsennadel und des Kraftstoffinjektors erreicht werden.

Ein schnelles Schließen der Einspritzdüse ist insbesondere vorteilhaft hinsichtlich der Vermeidung von Kraftstoffeinspritzmengen gegen Ende des Verbrennungsvorgangs im Brennraum der Verbrennungskraftmaschine. Gegen Ende der Verbrennung kann ein "zu spät" eingespritztes Kraftstoffvolumen nicht in der Verbrennung umgesetzt werden, so daß eine Einspritzung zu diesem späten Zeitpunkt aufgrund verzögerten Nadelschließens eine unzulässig starke HC-Emission der Verbrennungskraftmaschine nach sich ziehen würde. Die erfindungsgemäße Lösung vermeidet ein das Emissionsverhalten von Verbrennungskraftmaschinen höchst nachteilig beeinflussendes Einspritzen von Kraftstoff an späten Zeitpunkten des Verbrennungsvorgangs in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine durch ein schnelles Schließen der Düsennadel am Düsensitz.

Zeichnung

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 eine Düsennadel im geöffneten Zustand, d.h. geschlossener Einspritzdüse,

Figur 1.1 die Ausbildung der hydraulischen Fläche im Bereich eines Freistiches am Umfang der Düsennadel,

Figur 2 eine Düsennadel in geschlossener Position, d.h. bei geöffneter Einspritzdüse,

Figur 2.1 die Anlage von konisch verlaufenden Flächen an Düsennadel und Haltekörper bei in obere Anschlagposition gefahrener Düsennadel und

Figur 2.2 die hydraulischen Flächen am Umfang der Düsennadel in vergrößertem Maß- Stab.

Ausführungsvarianten

Der Darstellung gemäß Figur 1 ist eine Düsennadel zu entnehmen, die in der dargestellten Stellung Einspritzöff ungen an einem Düsenkörper verschließt.

Der Kraftstoffinjektor 1 umfaßt einen Injektorkörper 2, in welchem eine Düsennadel 3 bewegbar aufgenommen ist. Die Düsennadel 3 ist im Injektorkörper 2 in ihrem oberen Be- reich in einem Führungs- und Dichtelement 4 geführt, welches als Hülse ausgestaltet sein kann. Mit Bezugszeichen 31 ist der Durchmesser der Düsennadel 3 in dem Bereich bezeichnet, in welchem die Düsennadel 3 vom Führungs- und Dichtelement 4 umschlossen ist. Unterhalb des Führungs- und Dichtelements 4 ist an der Düsennadel 3 ein Bereich reduzierten Durchmessers 20 ausgebildet. Die Düsennadel 3 ist an ihrer oberen Stirnseite durch ein Federelement 35 - die Schließfeder - vorgespannt.

Die Düsennadel 3 ist im Injektorkörper 2 von einem in diesem ausgebildeten Düsenraum 6 umschlossen. Der Düsenraum 6 steht über einen Hochdruckzulauf 7 mit einem hier nicht dargestellten Hochdrucksammeiraum (Common Rail) in Verbindung. Über den Hoch- drucksammelraum wird über den Hochdruckzulauf 7 unter hohem Druck stehender Kraftstoff in den Düsenraum 6 des Injektorkörpers 2 geleitet. In dem Bereich, in welchem die Düsennadel vom Düsenraum 6 umschlossen ist, ist an der Düsennadel eine Drucksrufe 5 ausgebildet. Unterhalb der Drucksrufe 5 umfaßt die Düsennadel 3 eine Führung 8, die zum Beispiel als eine Mehrflächenführung 9 ausgebildet sein kann. Die Führung 8 umfaßt um 90° zueinander versetzte Führungsflächen 10, mit welchen die Düsennadel 3 im Düsenkörper 11 des Kraftstoffinjektors 1 geführt ist.

Die Düsennadel 3 ist bezogen auf die Symmetrielinie 12 im wesentlichen als rotationssymmetrisches Bauteil ausgebildet und ist im Bereich der Nadelspitze 13 mit einem Sitzdurchmesser 15 versehen. Der Sitzdurchmesser 15 liegt im geschlossenen Zustand der im Düsenkörper 1 1 ausgebildeten Einspritzöffhung 18 an einer im Inneren eines Einspritzkegels 17 mit einer Sitzfläche 16 an, so daß die Einspritzöffnungen 18 im in Figur 1 darge- stellten Zustand durch die Düsennadelspitze 13 verschlossen sind, d.h. es wird kein Kraftstoff in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt. Im Ausfuhrungsbeispiel gemäß Figur 1 ist die Düsennadelspitze 13 der Düsennadel 3 als Sitzlochdüse 34 ausgebildet. Eine andere Ausführungsvariante der Düsennadelspitze 13 der Düsennadel 3 besteht in der Ausbildung der Düsennadelspitze 13 als Sacklochdüse (hier nicht dargestellt).

Im unteren Bereich des Führungs- und Dichtelementes 4, das vorzugsweise als hülsenför- miges Bauteil ausgestaltet ist, ist an der Düsennadel 3 ein Bereich 20 reduzierten Durchmessers ausgebildet. Der durchmesserreduzierte Bereich 20 umfaßt einen kegelstumpfför- mig konfigurierten Abschnitt 23, dessen Mantelfläche konisch verläuft. Der Düsenraum 6 und der durchmesserreduzierte Bereich 20 der Düsennadel 3 stehen über einen Ringkanal 19, der am Injektorkörper 2 ausgebildet ist, hydraulisch in Verbindung.

Der Darstellung gemäß Figur 1.1 ist der Verlauf und die Ausbildung der hydraulischen Fläche im durchmesserreduzierten Bereich der Düsennadel zu entnehmen.

In der in Figur 1.1 dargestellten Position der Düsennadel 3 im Injektorgehäuse 2 des Kraft- stoffinjektors 1 liegt die als Sitzlochdüse 34 ausgebildete Düsennadelspitze 13 im Einspritzkegel 17 des Düsenkörpers 11 derart an, daß die in diesem ausgebildeten Einspritzöffnungen 18 verschlossen sind. In diesem mit Bezugszeichen 28 bezeichneten Zu- stand ist zwischen der hydraulischen Fläche 23 im durchmesserreduzierten Bereich 20 der Düsennadel 3 und einer Anschrägung 22 im unteren Bereich 24 des Führungs- und Dichtelementes 4 ein Spalt ausgebildet, so daß über den Ringkanal 19 vom Düsenraum 6 unter hohem Druck stehender Kraftstoff in die Öffnung zwischen der hydraulischen Fläche 23 und der Anschrägung 22 im unteren Bereich des Führungs- und Dichtelementes 4 einströ- men kann. Der Hubweg, welchen die Düsermadel 3 im Injektorkörper 2 des Kraftstoffinjektors 1 ausführt, ist mit Bezugszeichen 21 gekennzeichnet. Aus der Darstellung gemäß Figur 1.1 geht hervor, daß der durchmesserreduzierte Bereich 20 - zum Beispiel ein Freistich am Umfang der Düsennadel 3 - an seiner engsten Stelle einen geringeren Durchmes- ser aufweist als derjenige, den die Düsennadel 3 in dem Bereich hat, welcher im Führungsund Dichtelement 4 geführt ist.

Figur 2 zeigt die Düsennadel gemäß der Darstellung in Figur 1 in einer Position innerhalb des Injektorkörpers 2, in der die Düsennadelspitze Einspritzöffnungen 18 im Bereich des Einspritzkegels 17 freigibt.

In dieser Stellung der Düsennadel 3 relativ zum Injektorgehäuse 2 strömt vom hier nicht dargestellten Hochdrucksammelraum (Common Rail) zuströmender Kraftstoff über den Hochdruckzulauf 7 in den Düsenraum 6 ein. Über Zuströmflächen, welche im Bereich der Führung 8 der Düsennadel 3 im Düsenkörper 11 ausgebildet sind, strömt unter hohem Druck stehender Kraftstoff vom Düsenraum 6 in Richtung der Düsennadelspitze 13. Die Düsennadel 3 ist entsprechend ihres Hubweges 21 (vgl. Darstellung in Figur 1) entgegen der Federkraft des Federelementes 35 nach oben aufgefahren. Dadurch ist der Sitzdurch- messer 15 im Bereich der Düsennadelspitze 13 der Düsennadel 3 aus dem Einspritzkegel 17 im Düsenkörper 11 zurückgefahren, so daß über die Zuströmflächen im Bereich der Führung 8 unter hohem Druck stehender Kraftstoff vom Düsenraum 6 entlang des Ringspaltes zwischen Düsenkörper 11 und Umfang der Düsennadel 3 der Einspritzöffnung 18 zuströmen kann. In dieser mit Bezugszeichen 33 gekennzeichneten Position der Düsenna- del 3 im Injektorkörper 2 bzw. im Düsenkörper 11 liegt die hydraulische Fläche 23 im durchmesserreduzierten Bereich 20 der Düsennadel 3 unterhalb des Führungs- und Dichtelementes 4 an der Anschrägung 22 (vgl. Darstellung in Figur 1) an.

Figur 2.1 zeigt die Anlage der hydraulischen Fläche im durchmesserreduzierten Bereich 20 der Düsennadel an der zu dieser korrespondierenden Anschrägung des Führungs- und Dichtelementes.

Das Führungs- und Dichtelement 4 ist bevorzugt als Hülse ausgestaltet, die in den Injektorkörper 2 des Kraftstoffinjektors 1 eingelassen ist. In der mit Bezugszeichen 33 identifi- zierten Stellung der Düsennadel 3 relativ zum Injektorkörper 2 ist die Düsermadel 3 in Richtung des Pfeils 25 in das Führungs- und Dichtelement 4 eingefahren, so daß die hydraulische Fläche 23 an einer zu dieser korrespondierend ausgeführten Anschrägung 22 im Kontaktbereich 24 des Führungs- und Dichtelements 4 in einer ersten Kontaktposition 27 mit linienförmiger Berührung des Kontaktbereiches 24 der Anschrägung 22 anliegt. In die- ser Position der Düsennadel 3 ist ein Zuströmen von Kraftstoff in den taschenfbrmigen Bereich, gekennzeichnet mit Bezugszeichen 30, des durchmesserreduzierten Bereichs 20 zwischen der Umfangsfläche der Düsennadel 3 und der Innenfläche des Führungs- und Dichtelements 4 unterbunden. Der vom Düsenraum 6 im Injektorkörper 2, der mit einem unter hohem Druck stehenden Kraftstoffvolumen beaufschlagt ist, anstehende hohe Druck steht an der unteren Ringfläche 26 des Führungs- und Dichtelements 4 an und vermag nicht in den als Einschnürung 30 ausgebildeten Bereich am durchmesserreduzierten Bereich 20 der Düsennadel 3 einzuströmen.

Figur 2.2 zeigt die hydraulische Fläche in linienförmigem Kontakt mit der Anschrägung im unteren Bereich des Führungs- und Dichtelements.

In der in Figur 2.2 wiedergegebenen Darstellung befindet sich die Düsennadel 3 in der mit Bezugszeichen 33 identifizierten Position im Injektorköφer 2. In diesem Zustand liegt die hydraulische Fläche 23, d.h. die konisch verlaufende Mantelfläche eines kegelstumpfför- mig ausgebildeten Abschnittes der Düsennadel 3 an einer Linie 27 der Anschrägung 22 im Kontaktbereich 24 des Führungs- und Dichtelements 4 an. Das Zuströmen von Kraftstoff über den Ringkanal 19 in die taschenförmig konfigurierte Ausnehmung 30, d.h. die dort ausgebildete Einschnürstelle, ist durch die Anlage der hydraulischen Fläche 23 an der Anschrägung 22 unterbunden. Mit Bezugszeichen 27 ist die erste Kontaktposition zwischen der hydraulischen Fläche 23 und der Anschrägung 22 des Kontaktbereiches 24 des Führungs- und Dichtelementes 4 markiert. Während der Betriebszeit des Kraftstoffinjektors 1 stellt sich im Kontaktbereich zwischen der hydraulischen Fläche 23 und der Anschrägung 22 des Kontaktbereiches 24 eine in Richtung des Pfeiles 29 langsam fortschreitende Flächenberührung ein. Durch den gewählten Neigungswinkel, in welchem die hydraulische Fläche 23 kegelstumpfförmig am Umfang der Düsennadel 3 ausgebildet ist, und der Werk- stoffwahl des Führungs- und Dichtelementes 4 ist der Zeitraum, innerhalb dessen die lini- enförmige Berührung 27 in eine flächenhafte Berührung 29 der hydraulischen Fläche 23 an der Anschrägung 22 des Führungs- und Dichtelementes 4 übergeht, beeinflussbar. Durch die genannten Parameter kann der Übergang von der Linienberührung 27 der hydraulischen Fläche 23 in eine Flächenberührung, durch Bezugszeichen 29 angedeutet, an das Alterungsverhalten der die Düsennadel 3 beaufschlagenden Schließfeder 35 angepasst werden. Somit ist gewährleistet, dass auch nach längerem Betrieb des Kraftstoffinjektors 1 sich ein schnelles Nadelschließen einstellt und damit die Einspritzungen zu definierten Zeitpunkten auch nach längerem Betrieb des Injektors beendet werden können.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäß konfigurierten, mit einer hydraulischen Fläche 23 versehenen Düsennadel 3 stellt sich wie folgt dar:

Nimmt die Düsennadel 3 gemäß der Darstellung in Figur 2 ihre die Einspritzöffnungen 18 freigebende Stellung 33 an, liegt die hydraulische Fläche 23 an der Anschrägung 22 des Führungs- und Dichtelements 4 an. Zu diesem Zeitpunkt ist der Düsenraum 6 im Injektor- köφer 2 über den Hochdruckzulauf 7 vom Hochdrucksammeiraum (Common Rail) mit einem unter hohem Druck stehenden Kraftstoffvolumen beaufschlagt, welches über den zwischen Düsennadel 3 und Düsenköφer 11 verlaufenden Ringspalt in den Einspritzkegel 17 des Düsenköφers 11 einströmt und über die Einspritzöffnung 18 in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine gelangt. Gleichzeitig steht an der Ringfläche 26 des Führungs- und Dichtelements 4 unter hohem Druck stehender Kraftstoff über den Ringkanal 19 an.

Durch die Wirkung der Federkraft der Schließfeder 35, die die obere Stirnseite der Düsen- nadel 3 beaufschlagt, wird bei Druckentlastung des Düsenraumes 6 die Düsennadel 3 entsprechend des Hubeweges 21 in Richtung auf ein Einfahren des Sitzdurchmessers 15 in die Sitzfläche 16 des Einspritzkegels 17 im Düsenköφer 11 gefahren.

Die der Federkraft 32 der Schließfeder 35 entgegenwirkende hydraulische Kraft wird ei- nerseits durch die Druckstufe 5 der Düsennadel 3, die vom Steuerraum 6 umgeben ist, definiert. Diese hydraulische Kraft wird hingegen durch die hydraulische Fläche 23 im Zusammenwirken mit der Anschrägung 22 des Kontaktbereiches 24 des Führungs- und Dichtelementes 4 so kompensiert, dass sich je nach Neigungswinkel des kegelstumpfför- migen Bereiches der hydraulischen Fläche 23 an der Düsennadel 3 und nach Werkstoffpaa- rung zwischen Düsennadelwerkstoff und Werkstoff des Führungs- und Dichtelementes 4 zunächst eine Linienberührung 27 einstellt, die im Laufe der Betriebszeit des Kraftstoffinjektors 1 In eine durch den Pfeil 29 angedeutete Flächenberührung zwischen der hydraulischen Fläche 23 und der Anschrägung 22 des Führungs- und Dichtelementes 4 übergeht. Mit dem Übergang von einer Linienberührung 27 in eine Flächenberührung 29 im Bereich der hydraulischen Fläche 23 geht eine Verkleinerung der hydraulisch wirksamen Fläche einher.

Mit der erfindungsgemäßvorgeschlagenen Maßnahme ist gewährleistet, dass eine durch die Abnahme der Federsteifigkeit des Federelementes 35 eingehende Schließkraftabnahme durch eine entsprechende Korrektur der der abnehmenden Federkraft 32 entgegenwirkenden hydraulischen Kraft erfolgt. Die Abnahme der hydraulischen Kraft, die der Schließbewegung der Düsennadel 3 entgegenwirkt, kann derart beeinflusst werden, dass die zum erforderlichen schnellen Schließen der Düsermadel 3 erforderliche Federkraft 32 auch durch ein gealtertes, in seiner Federsteifigkeit reduziertes Federelement 35 aufgebracht werden kann. Damit ist der Kraftstoffinjektor 1 gemäß der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung auch nach längerer Betriebszeit in der Lage, die definierten Einspritzzeitpunkte, insbesondere die emissionserheblichen Endzeitpunkte vorgegebene Einspritzphasen während eines Einspritzzyklus zu realisieren und einzuhalten. Je schneller das Schließen der Düsennadel 3 erfolgen kann, d.h. je schnell die Einfahrbewegung des Sitzdurchmessers 15 an der Düsennadelspitze 13 in den mit diesem korrespondierenden Sitz 16 im Einspritzkegel 17 des Düsenköφers 11 erfolgt, desto schneller läßt sich die Düse schließen. Dadurch ist sichergestellt, dass gegen Ende eines im Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine ablaufenden Verbrennungsvorgangs kein Kraftstoff in den Brennraum gelangt, der aufgrund der bereits weitgehend fortgeschrittenen und damit abgeschlossenen Verbrennung nicht mehr verbrannt werden kann. Unzulässige HC- Emissionen durch zu spät eingespritzten Kraftstoff lassen sich somit durch ein schnelles Schließen der Düsermadel 3 erzielen.

Bezugszeichenliste

Kraftstoffinj ektor 33 Schließstellung Düsennadel

Injektorköφer Offenstellung Düse

Düsennadel 34 Sitzlochdüse

Führungs- und Dichtelement 35 Federelement

Druckstufe

Düsenraum

Hochdruckzulauf

Führung

Mehrfachführung

Führungsfläche

Düsenköφer

Symmetrieachse

Düsennadelspitze

Einspritzdüse

Sitzdurchmesser

Sitz

Einspritzkegel

Einspritzöffnung

Ringkanal durchmesserreduzierter Bereich

Hubweg

Anschrägung hydraulische Fläche

Kontaktbereich

Hubbewegung Düsennadel

Ringfläche erste Kontaktposition

Offenstellung Düsennadel =

Schließstellung Einspritzdüse

Flächenberührung

Einschnürstelle

Führungsdurchmesser

Schließkraft Halteköφer

Claims

Patentansprüche

1. Kraftstoffinj ektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Injektorköφer (2), in welchem eine über eine Schließ- feder (35) beaufschlagte Düsennadel (3) aufgenommen ist, welche von einem Düsenraum (6) umgeben ist, der über einen Hochdruckzulauf (7) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt ist und an einer Düsennadelspitze (13) einer Sitzfläche (15) vorgesehen ist, über welche Einspritzöffnungen (18) eines Düsenköφers (1 1) freiggebbar und verschließbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass an der Düsennadel (3) zwischen einem Führungs- und Dichtelement (4) und dem Düsenraum (6) eine hydraulische Fläche (23) ausgebildet ist, die dem Führungs- und Dichtelement (4) gegenüberliegt und deren Berührung von einer ersten Kontaktposition (27) im Laufe des Betriebes in eine Flächenberührung (29) eines Kontaktbereiches (22, 24) des Führungs- und Dichtelementes (4) übergeht.

2. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Fläche (23) an einem kegelstumpfförmigen Abschnitt der Düsennadel (3) ausgebildet ist.

3. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Fläche (23) der Düsermadel (3) dem angeschrägten Kontaktbereich (22, 24) eines Führungs- und Dichtelements (4) gegenüberliegt.

4. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelstumpf- förmige Abschnitt der Düsennadel (3) in einen durchmesserreduzierten Bereich (20) der Düsermadel (3) übergeht.

5. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Injektorköφer (2) ein Ringkanal (19) ausgebildet ist, über den der Düsenraum (6) mit dem Bereich (20) reduzierten Durchmessers der Düsermadel (3) hydraulisch verbunden ist.

6. Kraftstoffinj ektor gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (19) die Düsennadel (3) umgibt.

7. Kraftstoffinj ektor gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktbereich (24) des Führungs- und Dichtelements (4) mit einer Anschrägung (22) versehen ist, die der des kegelstumpfförmigen Abschnittes der Düsennadel (3) entspricht.

8. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (20) reduzierten Durchmessers in eine Einschnürstelle (30) ausläuft, deren Durchmesser geringer als der Durchmesser (31) der Düsermadel (3) im Führungs- und Dichtelement (4) ist.

9. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsennadel (3) im Düsenköφer (11) in einer Führung (9) aufgenommen ist, zwischen deren Führungsflächen (10) Zuströmflächen zum Zuströmen des Kraftstoffes zur Düsennadelspitze (13) ausgebildet sind.

10. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (9) als Mehrflächenführung (8) ausgebildet ist.

1 1. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Düsennadel (3) im Bereich der Düsennadelspitze (13) eine Sitzlochdüse (34) ausgebildet ist.