EP1520097B1 - Einrichtung zur dämpfung des nadelhubes an kraftstoffinjektoren - Google Patents

Einrichtung zur dämpfung des nadelhubes an kraftstoffinjektoren Download PDF

Info

Publication number
EP1520097B1
EP1520097B1 EP03732208A EP03732208A EP1520097B1 EP 1520097 B1 EP1520097 B1 EP 1520097B1 EP 03732208 A EP03732208 A EP 03732208A EP 03732208 A EP03732208 A EP 03732208A EP 1520097 B1 EP1520097 B1 EP 1520097B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
injection device
fuel injection
valve
nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP03732208A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1520097A1 (de
Inventor
Martin Kropp
Hans-Christoph Magel
Manfred Mack
Christian Grimminger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1520097A1 publication Critical patent/EP1520097A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1520097B1 publication Critical patent/EP1520097B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/02—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type
    • F02M59/10—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive
    • F02M59/105—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive hydraulic drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/02—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
    • F02M57/022—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive
    • F02M57/025—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive hydraulic, e.g. with pressure amplification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
    • F02M61/205—Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/24—Fuel-injection apparatus with sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/30—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped
    • F02M2200/304—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped using hydraulic means

Definitions

  • both pressure-controlled and stroke-controlled injection systems can be used.
  • fuel injection systems come next pump-injector units, pump-line-nozzle units and storage injection systems are used.
  • Store injection systems commonly rail allow advantageously to adjust the injection pressure to load and speed. In order to achieve high specific performance and to reduce the emissions of the internal combustion engine, the highest possible injection pressure is generally required.
  • Such a system according to the preamble of claim 1 starts from e.g. WO 01 / 14726A.
  • EP 0 562 046 B1 discloses a control and valve arrangement with damping for an electronically controlled injection unit.
  • the actuation and valve assembly for a hydraulic unit comprises an electrically energizable electromagnet having a fixed stator and a movable armature.
  • the anchor has a first and a second surface.
  • the first and second surfaces of the armature define first and second cavities, with the first surface of the armature facing the stator.
  • the valve is capable of delivering a hydraulic actuating fluid to the injector from a sump.
  • a damping fluid may be collected therefrom with respect to one of the cavities of the solenoid assembly.
  • DE 101 23 910.6 relates to a fuel injection device. This is used on an internal combustion engine.
  • the combustion chambers of the internal combustion engine are supplied with fuel via fuel injectors.
  • the fuel injectors are acted upon by a high pressure source;
  • the fuel injection device according to DE 101 23 910.6 comprises a pressure booster, which has a movable pressure booster piston, which separates a connectable to the high-pressure source chamber from a high-pressure chamber connected to the fuel injector.
  • the fuel pressure in the high pressure chamber can be varied by filling a back space of the pressure booster with fuel or by emptying this back space of fuel.
  • the fuel injector comprises a movable closing piston for opening or closing the injection openings facing the combustion chamber.
  • the closing piston protrudes into a closing pressure chamber so that it can be pressurized with fuel. This achieves a force acting on the closing piston in the closing direction.
  • the closing pressure chamber and another space are formed by a common working space, wherein all portions of the working space are permanently connected to each other for the exchange of fuel.
  • the use of a precision component, as mentioned above, such as a Nadelhubdämpferkolbens be avoided by the function of Nadelhubdämpfung is represented by a flow through the Düsenadelfelfraumraumes.
  • the production-related expense can be significantly reduced with the proposed solution; on the other hand, the small-quantity capability of the fuel injector is considerably improved by a reduction in the needle opening speed.
  • a separate precision component in the form of a Nadelhubdämpferkolbens is not required. Instead, the nozzle spring chamber of the nozzle needle is filled or relieved of pressure via an inlet throttle from the high-pressure side and an outlet throttle on the low-pressure side or at the working space.
  • the needle opening speed can be adjusted.
  • the closing speed of the nozzle needle is determined essentially by the cross-sectional area of the outlet throttle.
  • a quick closing of the injection valve member of a fuel injector enables an improvement of the emission values of a self-igniting internal combustion engine.
  • a rapid closing of the injection valve member ensures that a well-defined end time of the injection can be maintained, so that after this injection of fuel into the combustion chamber is omitted, which can not be implemented during combustion and is contained as unburned fuel in the exhaust gas and its HC content extremely negatively affected.
  • providing fast needle closing provides the ability to keep the quantitative characteristic in the ballistic operating condition of the nozzle, ie during movement between its stroke stops or injection valve member seat, which greatly improves the metering accuracy of fuel.
  • the control of the fuel injection device via a 2/2-way valve can be carried out.
  • a pressure equalization can be brought about either via a filling throttle or a pressure reduction valve.
  • a pressure-controlled opening of the injection valve member which takes place at a speed which allows a good atomization of the fuel during the injection into the combustion chamber, can be achieved.
  • Good atomization of the injected fuel favors the formation of a homogeneous fuel / combustion air mixture.
  • a stroke-controlled closing of the injection valve member which is hydraulically influenced, favors the smallest quantity capability in the pre-injection and post-injection of the fuel injector and prevents back-burning of fuel gases in the seating area of the injection valve member, e.g. a nozzle needle.
  • a nozzle module with Nadelhubdämpfung the fuel injector preferably comprises a flat seat, which can be manufactured with manufacturing technology simple processing steps. To ensure high strength and to create few high-pressure sealing surfaces, the flat seat on the spring chamber is basically carried out.
  • the control room throttles can be introduced into the spring holder.
  • Both a sensor disk and a sensor bolt can be used the movement of the injection valve member and the peak injection pressure reached are measured.
  • the support of the valve pin on the nozzle side or sensorbolzen lake be ground spherical, in order to realize a dynamic seat adjustment.
  • Figure 1 is a first embodiment of a Nadelhubdämpfung by means of a fillable by inlet / outlet throttles or pressure relieved nozzle spring chamber.
  • the fuel injection device shown in Figure 1 comprises a fuel injector 1, which is acted upon by a high-pressure storage space 2 with fuel under high pressure.
  • the fuel injection device according to FIG. 1 comprises, in addition to the high-pressure reservoir 2, the fuel injector 1, a metering valve 6 which is designed as a 3/2-way valve in the embodiment shown in FIG.
  • the fuel injector 1 includes an injector body 3, at whose brennraum workedem end a nozzle body 4 is arranged.
  • the tip 34 with the injection openings 36 of the fuel injector 1 formed there protrudes into a combustion chamber 7 of a self-igniting internal combustion engine indicated schematically here.
  • the fuel injector shown in Figure 1 comprises a pressure booster 5, which has a working space 10 and a control chamber 11. Via a line 9, which extends from the high-pressure accumulator 2 to the injector body 3 of the fuel injector 1, the working space 10 of the pressure booster 5 is acted upon by high-pressure fuel. Within the pressure booster 5, the working space 10 and the control chamber 11 are separated from each other by a piston 12.
  • the piston 12 comprises a formed in a larger diameter first part piston 13 and a formed compared to the first part piston 13 with a reduced diameter second partial piston 14, whose end face a high-pressure chamber 15 of the pressure booster 5 acts.
  • a ring-shaped stop 16 is present, on which a return spring 17 is supported, which acts on a return spring stop 18, which is fastened to the first partial piston 13 with the interposition of a rod-shaped or pin-shaped element.
  • the pressure intensifier 5, the metering valve 6 is assigned, which is acted upon by the working chamber 10 of the pressure booster 5 via a supply line 19 and in the switching position shown in Figure 1, the supply line (19) with a control line 20 which in turn in the control chamber 11 of the pressure booster. 5 below the first part piston 13 of the piston 12 opens.
  • the control chamber 11 is relieved of pressure via the control line 20 in an opposite flow direction.
  • a fuel inlet 21 without interposition of a check valve to a nozzle body 4 formed in the nozzle chamber 22.
  • the nozzle chamber 22 encloses a nozzle needle, for example auslagbares injection valve member 29.
  • the fuel flows along an annular gap designated 33 in FIG Direction to the nozzle needle tip 34, which closes in the stroke position shown in Figure 1 in a combustion chamber 7 of a self-igniting internal combustion engine injection port 36 protrudes.
  • the injection valve member 29 is acted upon at its end face 30 via a Düsen concede- or nozzle spring chamber 25 with pressure.
  • the nozzle chamber 25 shown in the embodiment of the fuel injector according to Figure 1 is independent of the nozzle chamber 22, but also acted upon via the compression chamber 15 of the pressure booster 5.
  • an inlet 23 to the nozzle control chamber 25 is provided by the compression space, which contains an inlet throttle point 24.
  • the nozzle control chamber 25 is connected via a connecting line 26, which contains a discharge throttle point 27, with the control chamber 11 of the pressure booster 5.
  • a closing spring element 28 is received, which acts on the end face 30 of the injection valve member 29 with the interposition of a stroke limiter 31.
  • the stroke limiter 31 is formed as a substantially cylindrical body, the end face 32 of the inlet throttle 24 is opposite and closes the inlet throttle point 24 at maximum stroke of the injection valve member 29, so that only during the short opening phase of the injection valve member 29, a leakage current through the throttles 24, 27 occurs.
  • the injection valve member 29 acting on the nozzle control chamber 25 is flowed through the inlet throttle point 24 from the compression chamber 15 and the outlet throttle point 27 in the connecting line 26 to the control chamber 11 of the pressure booster 5.
  • the needle opening speed is determined essentially by the ratio of the cross sections of the inlet throttle point 24 and the outlet throttle point 27.
  • the closing speed per se is determined by the cross-sectional area of the outlet throttle body 27.
  • the opening or closing speed of the injection valve member 29 can be characterized independently pretend, in particular, can be a slow opening of the injection valve member 29 as well as quickly closing it regardless of the setting of the other speed.
  • a quick closing of the injection valve member 29, which is preferably designed as a nozzle needle, is very important with regard to an improvement of the emission values of a self-igniting internal combustion engine.
  • the quantitative characteristics can be kept flat in ballistic needle operation, which increases the Zumeßgenautechnik. In the ballistic operation of the injection valve member 29, this is freely movable between the respective extreme strokes.
  • the metering valve 6 designed as a 3/2-way valve is not actuated and no injection takes place.
  • the pending in the high-pressure accumulator chamber 2 pressure is in the working space 10 of the pressure booster 5, further via the supply line 19 on Zumeßventil 6, via this and the control line 20 in the control chamber 11 of the pressure booster 5, further from this via the connecting line 26 in the nozzle spring chamber 25.
  • the pressure level in the high-pressure reservoir 2 (common rail) via the inlet throttle point 24 in the compression chamber 15, since in this switching state, the inlet 23 is flowed through from the nozzle chamber 25 in the direction of compression chamber 15 for its filling.
  • the metering of the fuel is carried out by a pressure relief of the control chamber 11 of the pressure booster 5.
  • the metering valve 6 is controlled and the control chamber 11 of the pressure booster 5 of the system pressure supply, ie from the high-pressure reservoir 2, separated and connected to the low-pressure side return 8 , As a result, the pressure in the working chamber 10 of the pressure booster 5 decreases, whereby the piston 12 is activated and a pressure build-up in the compression chamber 15 of the pressure booster 5 takes place.
  • the injection valve member 29 closes the connection from the compression chamber 15 to the nozzle spring chamber 25, since the end face 32 of the stroke limiter 31 rests against the ceiling of the nozzle spring chamber 25 and thus closes the connection 23 to the compression chamber 15.
  • the opening speed of the injection valve member 29 can therefore be adjusted and specified via the ratio of the throttle points 23 and 24.
  • the control chamber 11 of the pressure booster 5 remains depressurized, ie the metering valve 6 connects the low-pressure side return 8 to the control line 20, the pressure booster 5 is activated and compresses the fuel within the compression chamber 15.
  • About the fuel inlet 21 of the compressed fuel flows into the nozzle chamber 25th , from there via the annular gap 33 to the nozzle needle tip 34, where it is injected via the injection openings 36 into the combustion chamber 7 of the self-igniting internal combustion engine.
  • the completion of the injection takes place by renewed switching of the metering valve 6, which may be formed both as a solenoid valve, and a piezoelectric actuator containing.
  • the metering valve 6 which may be formed both as a solenoid valve, and a piezoelectric actuator containing.
  • the control chamber 11 of the pressure booster 5 and the nozzle spring chamber 25 is separated from the low-pressure side return 8 and acted upon by the pressure prevailing in the high-pressure reservoir 2 pressure level again.
  • this pressure level ie the pressure level in the high-pressure accumulator 2, on.
  • a Nadelhubdämpfer is realized by a flow through the nozzle spring chamber 25.
  • the opening speed of the injection valve member 29 can be reduced and thus improve the small quantity capability of the fuel injector 1, without an additional precision component in the form of a damping piston is needed.
  • the opening speed of the injection valve member 29 is determined by way of the cross-sectional relationships of the inlet throttle point 24 and the outlet throttle point 27, while the closing speed of the same is determined by the design of the cross-sectional area of the outlet throttle point 27.
  • the opening and closing speed of the injection valve member 29 can be adjusted independently of each other, which in particular a slow needle opening, i. favoring the smallest quantity capability, and fast closing, i.
  • a faster filling of the compression chamber 15 of the pressure booster 5 can be achieved by an additional provided check valve.
  • the proposed Nadelhubdämpfung can be realized in an advantageous manner even in difficult, ie limited space, since no additional components are required.
  • the proposed Nadelhubdämpfung can also be used on a fuel injector 1, which includes a Vario-register injector, that is, a plurality of injection cross-sections 36, for example, formed as concentric hole circles, at the combustion chamber end of the nozzle body 4.
  • a coaxial nozzle needle may be used in addition to a vario-register nozzle which may comprise two independently opening or closing interdigitated nozzle needles.
  • Figure 2 shows a further embodiment of a Nadelhubdämpfung with return line from the nozzle spring chamber in a working space associated therewith a pressure booster.
  • the embodiment of a Nadelhubdämpfers shown in Figure 2 without additional precision components in the form of damping piston differs from the embodiment shown in Figure 1 embodiment of the invention essentially in that the nozzle chamber 25 of the injection valve member 29 in this embodiment via a connecting line 40 between the nozzle spring chamber 25 and the Working space 10 of the pressure booster 5 is connectable.
  • the outlet throttle body 27 is integrated in the connecting line 40 to the working space 10 of the pressure booster 5.
  • the metering valve 6 is likewise designed as a 3/2-way valve, be it as a solenoid valve or as a piezoelectric actuator.
  • the metering valve 6 can be formed analogously to the illustration in Figure 1 as a direct-controlled valve or as a servo valve.
  • the pressure booster 5 is added, analogous to the embodiment, which is shown in Figure 1.
  • the pressure booster 5 also contains here a piston 12, which may have a first part piston 13 in an enlarged diameter and a second part piston 14 in a reduced diameter.
  • the booster piston 12 of the pressure booster 5 can be made of the mentioned sub-piston 13 and 14, both as a one-piece component as well as a multi-part component.
  • the lower end face of the second sub-piston 14 acts analogously to the illustration in Figure 1, the compression chamber 15, from which a fuel feed 21 in the Nozzle spring chamber 25 leads. From the compression chamber 15 also branches off an inlet 23 to the nozzle spring chamber 25, which contains an inlet throttle point 24.
  • the structure and function of the fuel injection device according to FIG. 2 correspond to the design and function of the embodiment variant of the inventive solution of a needle stroke damper shown in FIG.
  • FIG. 3 shows a variant embodiment of a needle lift damping on a fuel injection device with a pressure reduction valve.
  • an inlet throttle 50 is received, via which are damped in the line 9 adjusting pressure pulsations and an unacceptably high indoor load of the high pressure accumulator 2 by pressure oscillations, which the life of the high-pressure accumulator 2, is prevented.
  • the pressure booster 5 is formed in the injector body 3 of the fuel injector 1 and includes the working chamber 10 and the control chamber 11.
  • the pressure booster piston within the pressure booster 5 comprises a first part piston 13 which abuts with its lower end face on a disk-shaped stop 18, which on a second part piston 14, which acts on the compression space 15 with its lower end face, is formed.
  • the stop 18 at the upper end of the second partial piston 14 is acted upon by a return spring 17.
  • the return spring 17 is not included in the embodiment of Figure 3 in the working space 10, but in the control chamber 11 of the pressure booster 5.
  • On the Compression space 15 at the lower end of the pressure booster 5 are supplied via the fuel inlet 21 of the nozzle chamber 22 in the nozzle body 4 and via the inlet 23 with inlet throttle point 24 of the nozzle spring chamber 25 of the injection valve member 29 with fuel.
  • the nozzle spring chamber 25 is connected via the connecting line 26 with discharge throttle point 27 with the control chamber 11 of the pressure booster 5 in combination.
  • the metering valve 6 is designed as a 2/2-way valve 56, which is connected to a low-pressure return 8.
  • a pressure reduction valve 51 is interposed in the control line 20 between the working space 10 of the pressure booster 5 and the metering valve 56 designed as a 2/2-way valve.
  • the pressure relief valve comprises a pressure reduction channel 52, which extends from a first piston part 53 in a second piston part 57 of the pressure reduction valve 51.
  • the control section 20 zu colde first piston part 53 of the pressure reduction valve 51 is enclosed by a valve chamber 54, in which the control line 20 from the working space 10 of the pressure booster 5 opens.
  • the second piston part 57 of the pressure reduction valve 51 is acted upon by a valve spring 55, which is received in a cavity of the pressure reduction valve 51 which is connected via a connecting line (no reference numeral) with the constructed as a 2/2-way valve metering valve 56.
  • a feed throttle 50 is accommodated in the line 9 of the fuel injection device according to the embodiment in FIG. 3, and a pressure reduction valve in the control line 20 between the working space 10 and the metering valve 56, wherein the metering valve 6 in the embodiment variant shown in FIG in contrast to the embodiment in Figure 1 as a 2/2-way valve can be trained.
  • the design of the metering valve 6 as a 2/2-way valve allows a cost-effective overall construction.
  • FIG. 4 shows a further embodiment variant of a needle lift damping, similar to the embodiment variant shown in FIG. 3, but with the pressure reduction valve according to FIG. 3 being replaced by a throttle.
  • FIG. 4 Also shown in Figure 4 embodiment of a Nadelhubdämpfung via a nozzle control chamber 25 associated inlet throttle points 24 and outlet throttles 27 includes a metering valve 6, which is designed as a 2/2-way valve 56.
  • the supply line 9, containing an inlet throttle point 50 ends from the high-pressure reservoir 2 on the one hand into the working space 10 of the pressure booster 5, wherein according to this embodiment a line branch 60, containing an outlet throttle point 61, also in the control chamber 11 of FIG Pressure Translator 5 opens.
  • the control of volume control from the nozzle spring chamber 25 via the connecting line 26 into the working space 10 of the pressure booster 5, wherein in the connecting line 26, the outlet throttle body 27 is integrated.
  • control chamber 11 of the pressure booster 5 via the control line 20, which is flowed through in the opposite direction, pressure relieved.
  • the control chamber 11 takes place after the end of injection.
  • the variant shown in Figure 4 using a designed as a 2/2-way valve metering valve 56 allows a Düsennadeldämpfung by a flow through the nozzle spring chamber 25 via the compression chamber 15 of the pressure booster 5 extending inlet throttle point 24 in the inlet 23, as well as on in
  • the opening speed of the injection valve member 29 by the design of the throttle cross-sections of the inlet throttle 24 and the outlet throttle point 27 reach while the closing speed of preferably designed as a nozzle needle Injection valve member 29 is determined by the dimensioning of the cross-sectional area of the outlet throttle body 27 in the connecting line 26.
  • an independent adjustment of the opening speed of the closing speed of the injection valve member 29 is analogous to the embodiments shown in Figure 1 to 3 possible.
  • a Nadelhubdämpfung shown in Figures 3 and 4 can advantageously in conjunction with a Vario-register nozzle, with several be used independently releasable or closable injection cross sections;
  • an application of the Nadelhubdämpfung shown in Figure 3 or 4 is also possible on a coaxial nozzle needle, which may comprise mutually guided, independently pressure-actuated nozzle needle parts.
  • FIG. 5 shows a longitudinal section through a fuel injector with needle lift damping.
  • Figure 5 shows the longitudinal section through the fuel injector 1, in the upper region of the metering valve 6 - is formed here - designed as a solenoid valve - is arranged.
  • a high-pressure inlet 70 is formed, via which the high-pressure fuel in the injector body 3, i. the working space of a pressure booster 5, is supplied.
  • the screw-in socket designated by reference numeral 70 may be added to a fuel-filtering rod filter element in an advantageous manner.
  • the pressure intensifier 5 integrated in the injector body 3 comprises a first partial piston 13 and the second partial piston 14, wherein the first partial piston 13 is acted upon by the return spring 17, which is supported on the injector body 3.
  • the end face of the second part piston 14 acts on a compression space 15, which is arranged symmetrically to the symmetry line of the injector body 3. From this, the inlet 23 extends with integrated throttle 24.
  • the inlet 23 to the nozzle control chamber 25 follows via a throttle plate 72. Below the throttle plate 72, a damping plate 77 is arranged, which limits the Düsenberichtraum25.
  • the valve spring 74 and the valve pin 73 on which a flat seat ring edge 76 is formed (see Figure 6.2).
  • the Flachsitzringkante 76 and the Hubbegrenzer 31 of the throttle plate 72 form the stroke limiter of the injection valve member 29 and the valve closing function to the inlet throttle 24.
  • the injection valve member 29 is partially shown in longitudinal section in FIG. Analogous to the schematically illustrated in Figures 1 to 4 variants of a stroke damping the injection valve member 29 is enclosed according to the longitudinal section through the fuel injector 1 of a nozzle chamber 22 in which the circumference of the injection valve member 29, a conically configured pressure shoulder 35 is formed.
  • the damping disk 77 or a further disk element are centered relative to one another via centering pins 75 in their installed position relative to the injector body 3.
  • the nozzle body 4, the further disk element, the damping disk 77 and the throttle disk 72 are enclosed by a sleeve-shaped nozzle retaining nut 71 and are screwed to an external thread in the lower region of the injector body 3 of the fuel injector 1.
  • the area denoted by D in FIG. 5 is shown on an enlarged scale in the illustrations according to FIGS. 6.1 and 6.2.
  • FIG. 6.1 shows the needle stroke damping above the injection valve member in an enlarged scale.
  • a sensor pin 85 is shown, which is a part of the stroke limiter 31 according to the embodiments in Figures 1 to 5 and is used for Wegedetetation means of a sensor.
  • the sensor pin 85 is surrounded by a disk-shaped element 84, which defines a cavity in the lower region. In the cavity of the disc 84 opens a leak oil hole.
  • the sensor pin 85 and disc-shaped member 84 are optional components and are not essential to the function of injector member stroke damping. As part of a function extension for stroke measurement, they can be integrated into the fuel injector as required. According to the illustration of the injection valve member 29 in the nozzle body 4 of the fuel injector 1, this is enclosed by the nozzle chamber 22, which is supplied via an opening 89 with fuel under high pressure, wherein the opening 89, ie a nozzle chamber inlet, the discharge point of the in FIG 3 and 4 represents fuel supply line 21 from the compression space 15. From the nozzle chamber 22, the fuel flows along an annular gap 33 in the direction of the nozzle needle tip 34 of the injection valve member 29 (see FIG.
  • a combustion chamber-side seat 91 is formed on the injection valve member 29 as shown in FIG.
  • the injection valve member 29 may be provided with a number of symmetrically distributed on the periphery of the injection valve member 29 arranged free surfaces along which the fuel flows within the annular gap 33, which surrounds the injection valve member 29 in an annular manner in the direction of the nozzle needle tip 34 ,
  • the injection valve member 29 is provided on its outer peripheral surface analogous to the schematic diagrams shown in FIGS. 1 to 4 with a conically shaped pressure shoulder 35.
  • FIG. 6.2 shows the area designated S in FIG. 6.1 on an enlarged scale.
  • valve spring 74 surrounds both the stroke limiter 31 and a part of the valve pin 73.
  • a pointed countersink 80 is provided in the upper region of the valve pin 73, that is, on whose end face of the stroke limiter 31 opposite end face a pointed countersink 80 is provided and a flat seat ring edge 76.
  • the front side the stroke limiter 31 designed as a plane surface.
  • the flat seat ring edge 76 comprises a first bevel 81 which is formed in a first bevel angle, so that the flat seat 76 drops slightly outward in relation to the peripheral surface of the valve pin 73 in the radial direction.
  • FIG. 7.1 shows a sensor bolt received between a valve pin and an injection valve.
  • valve pin 73 in the embodiment variant according to FIG. 7.1 is formed in a larger axial length, wherein the stroke restrictor 31 is not formed on the throttle plate 72 according to this embodiment variant.
  • the valve pin 73 is located with its inlet 23 opposite end directly to the damping plate 77 at.
  • These and the throttle plate 72 are traversed by a high-pressure inlet 23, which opens at the nozzle chamber inlet 89 into the nozzle chamber 22 within the nozzle body 4.
  • the injection valve member 29, which is in the form of a nozzle needle, for example, includes a pressure shoulder 35.
  • open spaces 90 are accommodated on the injection valve member 29, along which the fuel flows into an annular gap 33 and from there to the nozzle needle tip 34.
  • the sensor pin 85 the end face of which lies opposite a crowned end face of the valve pin 73, is surrounded by a disc-shaped element 84, which comprises a cavity, at which a leak oil line branches off.
  • the injection valve member 29 abuts with its end face 86 against a corresponding lower end face of the sensor pin 85.
  • FIG. 7.2 shows the reproduction of the detail marked V in FIG. 7.1 in an enlarged scale.
  • valve pin 73 is enclosed by a valve spring 74.
  • the valve spring 74 is supported with its lower turn on an annular shoulder on the valve pin 73. With its approach to the valve pin 73 opposite end of the valve spring 74 abuts against a shim 88, which is arranged below the throttle plate 72.
  • the valve pin 73 together with this surrounding valve spring 74 is enclosed by a damping disk 77, which is only partially shown here.
  • the valve pin 73 and the underside of the throttle disk / damping disk 72, 77 form a flat seat 76.
  • a, designated by reference numeral 79 seat geometry is formed at the upper end of the valve pin 73.
  • This seat geometry 79 as shown in Figure 6.2 is through a pointed depression 80 characterizes.
  • the pointed countersink 80 merges into a first bevel 81 at a radial distance, so that the seat geometry 79 is formed both by the pointed countersink 80 and by the bevel 81 adjoining it.
  • Below the damping disk 77 is another disk element, which forms the guide for the sensor pin 85 below the valve pin 73, both of which represent the stroke limiter 31 shown schematically in Figures 1 to 4.
  • Figure 8.1 shows a second embodiment of the seat geometry.
  • the valve pin 73 as shown in Figure 8.1 is enclosed by the damping disk 77 and acted upon by the valve spring 74.
  • the sensor pin 85 which in turn is enclosed by a disc element 84, which comprises a cavity. In the cavity of the disc member 84 opens a leak oil hole.
  • Below the sensor pin 85 extends the injection valve member 29, which rests with its upper end face 86 on the lower end face of the sensor pin 85.
  • the damping disk 77, the disk element 84 and the nozzle body 4 of the fuel injector 1 are traversed by a high-pressure inlet 23, which opens into a nozzle opening 89 in the nozzle chamber 22 of the nozzle body 4.
  • FIG. 8.2 shows that the valve pin 73, surrounded by a valve spring 74, is received between the throttle disk 72 and the sensor disk 84 and enclosed by the damping disk 77.
  • the valve spring 74 is supported, on the one hand, on a lower annular projection of the valve pin 73 and, on the other hand, on an annular shim 88 arranged below the throttle plate 72.
  • the flat seat 76 is formed on the plane surface of the throttle disk 72.
  • the advantage is that the volume of the inlet bore 23 is kept very small. This reduces the pressure oscillations between the compression chamber 15 and the nozzle control chamber 25, which results in a better quantity stability of the multiple injections.
  • the seat geometry is designed analogously to the variant according to FIG. 6.1.
  • the fact that the throttles are not integrated in the damping disk 77 can be shaped as interchangeable disks. As part of the voting or the manufacturing process, these can therefore be easily replaced.
  • FIG. 9 shows the longitudinal section through a fuel injector with a stroke sensor arrangement in the upper region of the injection valve member.
  • a sensor disk element 84 which cooperates with a stroke sensor 96, the movement of the injection valve member 29 can be detected in the vertical direction within the nozzle body 4 and measure the reached needle speed, movement start and end of the injection valve member 25.
  • a closed loop for final adjustment and any necessary mapping of a fuel injection system can be represented, with which a fault diagnosis of the fuel injection system and a storage occurred operating data is possible, which can be read in the context of constantly recurring maintenance intervals of the self-igniting internal combustion engine.
  • injection valve member damping shown in the above representations represent embodiments in which the nozzle module, ie the nozzle body 4 with the overlying annularly configured elements 72, 77, 78 and 84, respectively, can be designed to close rapidly according to the proposed invention reach the injection valve member 29, and its opening speed so by the design of inlet throttle 24 and outlet throttle body 27 to dimension that the Kleinstmengenmix is improved without an additionally required precision component is to be used.

Description

    Technisches Gebiet
  • Zur Versorgung von Brennräumen selbstzündender Verbrennungskraftmaschinen mit Kraftstoff können sowohl druckgesteuerte als auch hubgesteuerte Einspritzsysteme eingesetzt werden. Als Kraftstoffeinspritzsysteme kommen neben Pumpe-Düse-Einheiten, Pumpe-Leitung-Düse-Einheiten auch Speichereinspritzsysteme zum Einsatz. Speichereinspritzsysteme (Common-Rail) ermöglichen in vorteilhafter Weise, den Einspritzdruck an Last und Drehzahl anzupassen. Zur Erzielung hoher spezifischer Leistungen und zur Reduktion der Emissionen der Verbrennungskraftmaschine ist generell ein möglichst hoher Einspritzdruck erforderlich.
    • Stand der Technik
  • Aus Festigkeitsgründen ist das erreichbare Druckniveau bei heute eingesetzten Speichereinspritzsystemen zur Zeit auf etwa 1600 bar begrenzt. Zur weiteren Drucksteigerung an Speichereinspritzsystemen kommen an Common-Rail-Systemen Druckverstärker zum Einsatz.
  • Ein solches System gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 geht aus z.B. WO 01/14726A hervor.
  • EP 0 562 046 B1 offenbart eine Betätigungs- und Ventilanordnung mit Bedämpfung für eine elektronisch gesteuerte Einspritzeinheit. Die Betätigungs- und Ventilanordnung für eine hydraulische Einheit weist einen elektrisch erregbaren Elektromagneten mit einem festen Stator und einem bewegbaren Anker auf. Der Anker weist eine erste und eine zweite Oberfläche auf. Die erste und die zweite Oberfläche des Ankers definieren einen ersten und einen zweiten Hohlraum, wobei die erste Oberfläche des Ankers dem Stator zuweist. Es ist ein Ventil vorgesehen, welches mit dem Anker verbunden ist. Das Ventil ist in der Lage, aus einem Sumpf ein hydraulisches Betätigungsfluid an die Einspritzvorrichtung zu leiten. Ein Dämpfungsfluid kann in Bezug auf einen der Hohlräume der Elektromagnetanordnung dort gesammelt werden bzw. von dort abgelassen werden. Mittels eines in eine Zentralbohrung hineinragenden Bereiches eines Ventils kann die Strömungsverbindung des Dämpfungsfluides proportional zu dessen Viskosität selektiv freigegeben bzw. verschlossen werden.
  • DE 101 23 910.6 bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung. Diese wird an einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt. Die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine werden über Kraftstoffinjektoren mit Kraftstoff versorgt. Die Kraftstoffinjektoren werden über eine Hochdruckquelle beaufschlagt; ferner umfaßt die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß DE 101 23 910.6 einen Druckübersetzer, der einen beweglichen Druckübersetzerkolben aufweist, welcher einen an die Hochdruckquelle anschließbaren Raum von einem mit dem Kraftstoffinjektor verbundenen Hochdruckraum trennt. Der Kraftstoffdruck im Hochdruckraum läßt sich durch Befüllen eines Rückraumes des Druckübersetzers mit Kraftstoff bzw. durch Entleeren dieses Rückraumes von Kraftstoff variieren.
  • Der Kraftstoffinjektor umfaßt einen beweglichen Schließkolben zum Öffnen bzw. Verschließen der dem Brennraum zuweisenden Einspritzöffnungen. Der Schließkolben ragt in einen Schließdruckraum hinein, so daß dieser mit Kraftstoff druckbeaufschlagbar ist. Dadurch wird eine dem Schließkolben in Schließrichtung beaufschlagende Kraft erzielt. Der Schließdruckraum und ein weiterer Raum werden durch einen gemeinsamen Arbeitsraum gebildet, wobei sämtliche Teilbereiche des Arbeitsraumes permanent zum Austausch von Kraftstoff miteinander verbunden sind.
  • Mit dieser Lösung kann durch Ansteuerung des Druckübersetzers über den Rückraum erreicht werden, daß die Ansteuerverluste im Kraftstoffhochdrucksystem im Vergleich zu einer Ansteuerung über einen zeitweise mit der Kraftstoffhochdruckquelle verbundenen Arbeitsraum kleingehalten werden können. Ferner wird der Hochdruckraum nur bis auf das Druckniveau des Hochdruckspeicherraumes entlastet und nicht bis auf Leckdruckniveau. Dies verbessert einerseits den hydraulischen Wirkungsgrad, andererseits kann ein schnellerer Druckaufbau bis auf das Systemdruckniveau erfolgen, so daß die zwischen den Einspritzphasen liegenden zeitlichen Abstände verkürzt werden können.
  • Bei druckgesteuerten Common-Rail-Einspritzsystemen mit Druckübersetzer tritt das Problem auf, daß die Stabilität der in den Brennraum einzuspritzenden Einspritzmengen, besonders die Darstellung sehr kleiner Einspritzmengen, wie zum Beispiel bei der Voreinspritzung gefordert, nicht gewährleistet ist. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, daß die Düsennadel bei druckgesteuerten Einspritzsystemen sehr schnell öffnet. Daher können sich sehr kleine Streuungen in der Ansteuerdauer des Steuerventils stark auf die Einspritzmenge auswirken. Man hat versucht, diesem Problem dadurch abzuhelfen, einen separaten Nadelhubdämpferkolben, der einen Dämpfungsraum begrenzt und in einer hochdruckdichten Spielpassung geführt sein muß, einzusetzen. Diese Lösung gestattet zwar eine Reduzierung der Nadelöffnungsgeschwindigkeit, andererseits wird durch diese Lösung der konstruktive Aufwand und damit die Kosten des Einspritzsystemes sehr stark erhöht.
  • Angesichts weiter steigender Anforderungen an die Emissions- und Geräuschentwicklung selbstzündender Verbrennungskraftmaschinen sind weitere Maßnahmen am Einspritzsystem erforderlich, um die in naher Zukunft zu erwartenden verschärften Grenzwerte zu erfüllen.
    • Darstellung der Erfindung
  • Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann der Einsatz eines Präzisionsbauteiles, wie oben erwähnt, wie zum Beispiel eines Nadelhubdämpferkolbens vermieden werden, indem die Funktion der Nadelhubdämpfung über eine Durchströmung des Düsenadelfederraumes dargestellt wird. Mit der vorgeschlagenen Lösung läßt sich einerseits der fertigungstechnische Aufwand signifikant verringern, andererseits wird durch eine Verringerung der Nadelöffnungsgeschwindigkeit die Kleinstmengenfähigkeit des Kraftstoffinjektors erheblich verbessert. Ein separates Präzisionsbauteil in Gestalt eines Nadelhubdämpferkolbens ist dazu nicht erforderlich. Statt dessen wird der Düsenfederraum der Düsennadel über eine Zulaufdrossel von der Hochdruckseite und einer Ablaufdrossel auf der Niederdruckseite bzw. am Arbeitsraum befüllt bzw. druckentlastet.
  • Durch die Dimensionierung der Strömungsquerschnitte und der Drosselstreckenlängen von Zulauf- und Ablaufdrossel kann die Nadelöffnungsgeschwindigkeit eingestellt werden. Die Schließgeschwindigkeit der Düsennadel wird im wesentlichen durch die Querschnittsfläche der Ablaufdrossel bestimmt. Damit ist es grundsätzlich möglich, Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit der Düsennadel unabhängig voneinander auf dem Wege der Dimensionierung von Zulauf- und Ablaufdrossel einzustellen und somit einerseits ein langsames Öffnen des Einspritzventilgliedes, zum Beispiel einer Düsennadel, und andererseits ein schnelles Schließen des Einspritzventilgliedes des Kraftstoffinjektors zu erreichen. Ein schnelles Schließen des Einspritzventilgliedes eines Kraftstoffinjektors ermöglicht eine Verbesserung der Emissionswerte einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine. Ein schnelles Schließen des Einspritzventilgliedes gewährleistet, daß ein genau definierter Endzeitpunkt der Einspritzung eingehalten werden kann, so daß nach diesem eine Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum unterbleibt, der während der Verbrennung nicht mehr umgesetzt werden kann und als unverbrannter Kraftstoff im Abgas enthalten ist und dessen HC-Anteil extrem negativ beeinflußt.
  • Das Herbeiführen eines schnellen Nadelschließens bietet darüber hinaus die Möglichkeit, die Mengenkennlinie im ballistischen Betriebszustand der Düse, d.h. während der Bewegung zwischen ihren Hubanschlägen bzw. Einspritzventilgliedsitz, flachzuhalten, was die Zumeßgenauigkeit von Kraftstoff erheblich verbessert.
  • Aufgrund des vorgeschlagenen Konzeptes einer Hubdämpfung ohne zusätzliche bewegliche Bauteile, lediglich durch die Strömungsführung, spielen Massenträgheitseinflüsse wie bei Einsatz eines zusätzlichen Präzisionsbauteils keine Rolle, so daß auch dicht aufeinanderfolgende Mehrfacheinspritzvorgänge ausgeführt werden, da keine Rückstellzeiten mechanischer Komponenten hinsichtlich der zeitlichen Abstände der Einspritzphasen zu berücksichtigen sind. Um sicherzustellen, daß keine hohen Absteuermengen auftreten, die durch Zulauf- und Ablaufdrossel abströmen und den hydraulischen Wirkungsgrad negativ beeinflussen, kann das Einspritzventilglied bei Erreichen des Maximalhubes in vorteilhafter Weise die Zulaufdrossel vollständig verschließen. Damit fließt lediglich während der kurzen Öffnungsphase des Einspritzventilgliedes ein Verluststrom über diese Drosselstelle.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsmöglichkeit ist dadurch gegeben, daß die Befüllung eines Hochdruckraumes eines Druckübersetzers ohne zusätzliches Rückschlagventil über die Drosselstellen erfolgen kann. Dies erlaubt es, sowohl den Nadelhubdämpfer als auch das Ventil zum Befüllen des Hochdruckraumes mit geringem konstruktivem Aufwand auszuführen.
  • In einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann die Ansteuerung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung über ein 2/2-Wege-Ventil erfolgen. Dies erlaubt eine kostengünstige Gesamtkonstruktion, wobei in diesem Falle ein Druckausgleich entweder über eine Fülldrossel oder ein Druckabbauventil herbeigeführt werden kann.
  • Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung läßt sich ein druckgesteuertes Öffnen des Einspritzventilgliedes, welches in einer Geschwindigkeit erfolgt, die eine gute Zerstäubung des Kraftstoffs während der Einspritzung in den Brennraum ermöglicht, erreichen. Eine gute Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffs begünstigt die Bildung eines homogenen Kraftstoff/Verbrennungsluftgemisches. Ein hubgesteuertes Schließen des Einspritzventilgliedes, welches hydraulisch beeinflußbar ist, begünstigt die Kleinstmengenfähigkeit bei Vor- und Nacheinspritzung des Kraftstoffinjektors und verhindert ein Rückblasen von Brenngasen in den Sitzbereich des Einspritzventilgliedes, z.B. einer Düsennadel.
  • Ein Düsenmodul mit Nadelhubdämpfung des Kraftstoffinjektors umfaßt bevorzugt einen Flachsitz, der mit fertigungstechnisch einfachen Bearbeitungsschritten hergestellt werden kann. Um eine hohe Festigkeit zu gewährleisten und wenige Hochdruckdichtflächen zu schaffen, wird der Flachsitz am Federraum grundausgeführt. Die Steuerraumdrosseln können in den Federhalter eingebracht werden. Bei Einsatz plangeschliffener Düsen (Hub = Null) läßt sich durch entsprechende Dickenstufen des Federhalters der Hub des Einspritzventilgliedes einstellen. Über eine Sensorscheibe und einen Sensorbolzen können sowohl die Bewegung des Einspritzventilgliedes als auch der erreichte Einspritzspitzendruck gemessen werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung kann die Auflage des Ventilbolzens düsenseitig oder sensorbolzenseitig ballig geschliffen sein, um eine dynamische Sitzanpassung zu realisieren.
    • Zeichnung
  • Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
  • Es zeigt:
    • Figur 1
    eine erste Ausführungsvariante einer Nadelhubdämpfung über einen durch Zulauf-/Ablaufdrossel befüllbaren bzw. druckentlastbaren Düsenfederraum,
    Figur 2
    eine weitere Ausführungsvariante einer Nadelhubdämpfung mit Rückführungsleitung im Düsenfederraum in einen mit diesem verbundenen Arbeitsraum eines Druckübersetzers,
    Figur 3
    eine Ausführungsvariante einer Nadelhubdämpfung mit Druckabbauventil,
    Figur 4
    eine weitere Ausführungsvariante einer Nadelhubdämpfung, wie in Figur 3 dargestellt, bei der das Druckabbauventil gemäß Figur 3 durch eine Drosselstelle ersetzt ist,
    Figur 5
    den Längsschnitt durch einen Injektor mit Nadelhubdämpfung,
    Figur 6.1
    die Nadelhubdämpfung oberhalb des Einspritzventilgliedes in vergrößertem Maßstab,
    Figur 6.2
    das mit S bezeichnete Detail in Figur 6.1 in vergrößertem Maßstab,
    Figur 7.1
    einen Schnitt durch einen Injektorkörper mit einem Einspritzventilglied, welches über einen zwischen diesem und einem Ventilkolben angeordneten Sensorbolzen verfügt,
    Figur 7.2
    das Detail V aus der Darstellung gemäß Figur 7.1 in vergrößertem Maßstab,
    Figur 8.1 bzw. 8.2
    die zeichnerische Darstellung eines Flachsitzes am Ventilbolzen oberhalb eines Einspritzventilgliedes,
    Figur 9
    den Längsschnitt durch einen Kraftstoffinjektor mit einer Sensoranordnung im Bereich einer Hubdämpfungseinrichtung.
    Ausführungsvarianten
  • Figur 1 ist eine erste Ausführungsvariante einer Nadelhubdämpfung mittels eines durch Zulauf-/Ablaufdrosseln befüllbaren bzw. druckentlastbaren Düsenfederraum zu entnehmen.
  • Die in Figur 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzeinrichtung umfaßt einen Kraftstoffinjektor 1, der über einen Hochdruckspeicherraum 2 mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagt ist. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Figur 1 umfaßt neben dem Hochdruckspeicherraum 2, dem Kraftstoffinjektor 1 ein Zumeßventil 6, welches in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante als 3/2-Wege-Ventil beschaffen ist. Der Kraftstoffinjektor 1 enthält einen Injektorkörper 3, an dessen brennraumseitigem Ende ein Düsenkörper 4 angeordnet ist. Die Spitze 34 mit den dort ausgebildeten Einspritzöffnungen 36 des Kraftstoffinjektors 1 ragt in einen hier schematisch angedeuteten Brennraum 7 einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine.
  • Der in Figur 1 dargestellte Kraftstoffinjektor umfaßt einen Druckübersetzer 5, der einen Arbeitsraum 10 und einen Steuerraum 11 aufweist. Über eine Leitung 9, die sich vom Hochdruckspeicherraum 2 zum Injektorkörper 3 des Kranstoffinjektors 1 erstreckt, wird der Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt. Innerhalb des Druckübersetzers 5 sind der Arbeitsraum 10 und der Steuerraum 11 über einen Kolben 12 voneinander getrennt. Der Kolben 12 umfaßt einen in einem größeren Durchmesser ausgebildeten ersten Teilkolben 13 sowie einen im Vergleich zum ersten Teilkolben 13 mit verringertem Durchmesser ausgebildeten zweiten Teilkolben 14, dessen Stirnseite einen Hochdruckraum 15 des Druckübersetzers 5 beaufschlagt. Im Injektorkörper 3 ist ein ringförmig ausgebildeter Anschlag 16 vorhanden, an welchem sich eine Rückstellfeder 17 abstützt, die auf einen Rückstellfederanschlag 18 einwirkt, der am ersten Teilkolben 13 unter Zwischenschaltung eines stangen- bzw. stiftförmigen Elementes befestigt ist. Mittels der Rückstellfeder 17 ist der Kolben 12 des Druckübersetzers 5 in seine Ausgangslage zurückstellbar.
  • Dem Druckübersetzer 5 ist das Zumessventil 6 zugeordnet, welches vom Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 über eine Zuleitung 19 beaufschlagt ist und bei der in Figur 1 gezeigten Schaltstellung die Zuleitung (19) mit einer Steuerleitung 20 verbindet, die ihrerseits in den Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 unterhalb des ersten Teilkolbens 13 des Kolbens 12 mündet. Darüber hinaus zweigt vom Zumessventil 6 ein niederdruckseitiger Rücklauf 8 ab, in welchen bei entsprechender Veränderung der Schaltstellung am Zumessventil 6 der Steuerraum 11 über die Steuerleitung 20 in eine entgegengesetzte Strömungsrichtung druckentlastbar ist.
  • Vom Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers 5 erstreckt sich ein Kraftstoffzulau 21 ohne Zwischenschaltung eines Rückschlagventils zu einem im Düsenkörper 4 ausgebildeten Düsenraum 22. Der Düsenraum 22 umschließt ein als Düsennadel beispielsweise ausbildbares Einspritzventilglied 29. Vom Düsenraum 22 strömt der Kraftstoff entlang eines mit Bezugszeichen 33 bezeichneten Ringspaltes in Richtung auf die Düsennadelspitze 34, welche in der in Figur 1 dargestellten Hubstellung in einen Brennraum 7 einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine hineinragende Einspritzöffnung 36 verschließt. Das Einspritzventilglied 29 ist an seiner Stirnseite 30 über einen Düsensteuer- bzw. Düsenfederraum 25 mit Druck beaufschlagt. Der in der Ausführungsvariante des Kraftstoffinjektors gemäß Figur 1 dargestellte Düsenraum 25 ist unabhängig vom Düsenraum 22, jedoch ebenfalls über den Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers 5 beaufschlagbar. Dazu ist vom Kompressionsraum ein Zulauf 23 zum Düsensteuerraum 25 vorgesehen, der eine Zulaufdrosselstelle 24 enthält. Daneben ist der Düsensteuerraum 25 über eine Verbindungsleitung 26, die eine Ablaufdrosselstelle 27 enthält, mit dem Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 verbunden. Innerhalb des Düsensteuerraumes 25 ist ein Schließfederelement 28 aufgenommen, welches die Stirnseite 30 des Einspritzventilgliedes 29 unter Zwischenschaltung eines Hubbegrenzers 31 beaufschlagt. Der Hubbegrenzer 31 ist als ein im wesentlichen zylindrischer Körper ausgebildet, dessen Stirnseite 32 der Zulaufdrosselstelle 24 gegenüberliegt und die Zulaufdrosselstelle 24 bei Maximalhub des Einspritzventilgliedes 29 verschließt, so dass nur während der kurzen Öffnungsphase des Einspritzventilgliedes 29 ein Verluststrom über die Drosseln 24, 27 auftritt.
  • Der das Einspritzventilglied 29 beaufschlagende Düsensteuerraum 25 wird über die Zulaufdrosselstelle 24 vom Kompressionsraum 15 und über die Ablaufdrosselstelle 27 in der Verbindungsleitung 26 zum Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 durchströmt. Die Nadelöffnungsgeschwindigkeit wird im wesentlichen durch das Verhältnis der Querschnitte der Zulaufdrosselstelle 24 und der Ablaufdrosselstelle 27 bestimmt. Die Schließgeschwindigkeit per se ist durch die Querschnittsfläche der Ablaufdrosselstelle 27 bestimmt. Die Öffnungs- bzw. Schließgeschwindigkeit des Einspritzventilgliedes 29 lassen sich dadurch unabhängig voneinander vorgeben, insbesondere lässt sich ein langsames Öffnen des Einspritzventilgliedes 29 sowie ein schnelles Schließen desselben unabhängig von der jeweiligen Einstellung der anderen Geschwindigkeit erreichen. Ein schnelles Schließen des Einspritzventilgliedes 29, welches bevorzugt als Düsennadel ausgebildet ist, ist sehr wichtig hinsichtlich einer Verbesserung der Emissionswerte einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine. Durch ein schnelles Schließen des Einspritzventilgliedes 29 lassen sich insbesondere die Mengenkennlinien im ballistischen Nadelbetrieb flachhalten, was die Zumeßgenauigkeit erhöht. Im ballistischen Betrieb des Einspritzventilgliedes 29 befindet sich dieses frei beweglich zwischen den jeweiligen Extremanschlägen.
  • In der Darstellung gemäß Figur 1 ist das als 3/2-Wege-Ventil ausgebildete Zumeßventil 6 nicht angesteuert und es findet keine Einspritzung statt. Der im Hochdruckspeicherraum 2 anstehende Druck liegt im Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 an, ferner über die Zuleitung 19 am Zumeßventil 6, über dieses und die Steuerleitung 20 im Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5, ferner von diesem über die Verbindungsleitung 26 im Düsenfederraum 25. Ferner steht das im Hochdruckspeicherraum 2 (Common Rail) anstehende Druckniveau über die Zulaufdrosselstelle 24 im Kompressionsraum 15 an, da in diesem Schaltzustand der Zulauf 23 vom Düsenraum 25 in Richtung Kompressionsraum 15 für dessen Befüllung durchströmt wird. Im in Figur 1 dargestellten Grundzustand sind alle Druckräume am Druckübersetzer 5, d.h. die Räume 10, 11 und 15, mit Rail-Druck beaufschlagt, wodurch der Druckübersetzer 5 druckausgeglichen ist. Der Druckübersetzer 5 ist nicht aktiviert und es findet keine Druckverstärkung statt, da der Kolben 12, einen ersten Teilkolben 13 und einen zweiten Teilkolben 14 umfassend, in diesem Zustand über die Rückstellfeder 15 in seine Ausgangslage gestellt ist. Durch den im Düsenfederraum 25 anstehenden Druck, der dem im Hochdruckspeicherraum 2 herrschenden Druck entspricht, wird eine hydraulische Schließkraft auf die Stirnseite 30 des Einspritzventilgliedes 29 aufgebracht. Diese verschließt das Einspritzventilglied 29 gegen die im Düsenraum 22 über die Druckschulter 35 auf das Einspritzventilglied 29 wirkende Öffnungskraft. Aufgrund der Schließkraft, die durch das Schließfederelement 28 auf das Einspritzventilglied 29 ausgeübt wird, bleibt das Einspritzventilglied 29 entgegen der an der Druckschulter 35 angreifenden Öffnungskraft in seiner geschlossenen Stellung. Die Zumessung des Kraftstoffes, d.h. ein Einspritzvorgang, erfolgt durch eine Druckentlastung des Steuerraumes 11 des Druckübersetzers 5. Dazu wird das Zumeßventil 6 angesteuert und der Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 von der Systemdruckversorgung, d.h. vom Hochdruckspeicherraum 2, abgetrennt und mit dem niederdruckseitigen Rücklauf 8 verbunden. Dadurch sinkt der Druck im Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 ab, wodurch der Kolben 12 aktiviert wird und ein Druckaufbau im Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers 5 erfolgt. Mit steigendem Druck im Kompressionsraum 15 steigt über den Kraftstoffzulauf 21 auch der Druck im Düsenraum 22 innerhalb des Düsenkörpers 4 an. Dadurch erhöht sich die auf die Druckschulter 35 des Einspritzventilgliedes 29 wirkende Druckkraft innerhalb des Düsenraumes 22 und das Einspritzventilglied 29 beginnt zu Öffnen. Gleichzeitig strömt Kraftstoff vom Kompressionsraum 15 in den Düsenfederraum 25 nach und von dort weiter über die Ablaufdrosselstelle 27 in die Verbindungsleitung 26 in den Arbeitsraum 10. Durch die Auslegung der Drosselquerschnitte der Zulaufdrosselstelle 24 und der Ablaufdrosselstelle 27 läßt sich innerhalb des Düsenfederraumes 25 ein Steuerdruckniveau einstellen, welches die Öffnungsgeschwindigkeit des Einspritzventilgliedes 29 bestimmt. In vollständig geöffnetem Zustand verschließt das Einspritzventilglied 29 die Verbindung vom Kompressionsraum 15 zum Düsenfederraum 25, da die Stirnfläche 32 des Hubbegrenzers 31 an der Decke des Düsenfederraumes 25 anliegt und somit die Verbindung 23 zum Kompressionsraum 15 schließt. Dadurch kann während des Einspritzvorganges keine Verlustmenge über die Zulaufdrossel 24 entweichen. Die Öffnungsgeschwindigkeit des Einspritzventilgliedes 29 kann demnach über das Verhältnis der Drosselstellen 23 und 24 eingestellt und vorgegeben werden. Solange der Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 druckentlastet bleibt, d.h. das Zumeßventil 6 den niederdruckseitigen Rücklauf 8 mit der Steuerleitung 20 verbindet, bleibt der Druckübersetzer 5 aktiviert und verdichtet den Kraftstoff innerhalb des Kompressionsraumes 15. Über den Kraftstoffzulauf 21 strömt der verdichtete Kraftstoff in den Düsenraum 25, von dort über den Ringspalt 33 an die Düsennadelspitze 34, wo er über die Einspritzöffnungen 36 in den Brennraum 7 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine eingespritzt wird.
  • Die Beendigung der Einspritzung erfolgt durch erneutes Schalten des Zumeßventiles 6, welches sowohl als Magnetventil, als auch einen Piezoaktor enthaltend, ausgebildet sein kann. Als Zumeßventile 6 kommen daneben direktgesteuerte Ventile oder Servoventile in Frage. Durch erneutes Schalten des Zumeßventiles 6 wird der Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 und der Düsenfederraum 25 vom niederdruckseitigen Rücklauf 8 getrennt und mit den im Hochdruckspeicherraum 2 herrschenden Druckniveau wieder beaufschlagt. Im Steuerraum 11 und im Düsenfederraum 25 baut sich dadurch wieder dieses Druckniveau, d.h. das Druckniveau im Hochdruckspeicherraum 2, auf. Der Druck im Kompressionsraum 15 und im Steuerraum 22, welche das Einspritzventilglied 29 beaufschlagen, fällt nun auf das im Hochdruckspeicherraum 2 herrschende Druckniveau ab. Im Düsenfederraum 25 steht Rail-Druck an, wodurch das Einspritzventilglied 29 nun hydraulisch ausgeglichen ist und durch die seine Stirnfläche 30 beaufschlagende Schließfeder 28 geschlossen wird. Somit wird die Einspritzung durch Einfahren des Einspritzventiles 29 in seinen brennraumseitigen Nadelsitz beendet. Die Schließgeschwindigkeit des Einspritzventiles 29, d.h. die Geschwindigkeit, mit der das Einspritzventilglied 29 in seinen brennraumseitigen Sitz einfährt, kann über die Dimensionierung der Ablaufdrosselstelle 27 in der Verbindungsleitung 26 zum Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 beeinflußt werden. Bei geschlossenem Einspritzventilglied 29 ist die Verbindung vom Kompressionsraum 15 in den Düsenfederraum 25 über den Zulauf 23 und die in diesem aufgenommene Zulaufdrosselstelle 24 geöffnet. Nach dem Druckausgleich innerhalb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung wird der Kolben 12 des Druckübersetzers 5 durch die Rückstellfeder 17 in seine Ausgangslage zurückgestellt, wobei der Kompressionsraum 15 über die Leitung 23, welche nunmehr in entgegengesetzter Richtung durchströmt wird, über die Zulaufdrosselstelle 24 wieder mit Kraftstoff befüllt wird.
  • Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird ein Nadelhubdämpfer durch eine Durchströmung des Düsenfederraumes 25 realisiert. Einerseits läßt sich die Öffnungsgeschwindigkeit des Einspritzventilgliedes 29 verringern und damit die Kleinstmengenfähigkeit des Kraftstoffinjektors 1 verbessern, ohne daß ein zusätzliches Präzisionsbauteil in Gestalt eines Dämpfungskolbens benötigt wird. Über die Querschnittsverhältnisse der Zulaufdrosselstelle 24 bzw. der Ablaufdrosselstelle 27 wird die Öffnungsgeschwindigkeit des Einspritzventilgliedes 29 bestimmt, während die Schließgeschwindigkeit desselben durch die Auslegung der Querschnittsfläche der Ablaufdrosselstelle 27 bestimmt wird. Damit lassen sich Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit des Einspritzventilgliedes 29 unabhängig voneinander einstellen, was insbesondere ein langsames Nadelöffnen, d.h. die Kleinstmengenfähigkeit begünstigend, und ein schnelles Schließen, d.h. das weitere Nachströmen des Kraftstoffes in den Brennraum gegen Ende der Verbrennungsphase unterbindet. Da der vorgeschlagene Nadelhubdämpfer keine beweglichen Teile aufweist, die nach Aktivierung in ihren Ausgangsstand zurückgefahren werden müssen, lassen sich mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung auch dicht hintereinanderfolgende Mehrfacheinspritzungen uneingeschränkt realisieren.
  • Zur Stabilisierung von Schaltsequenzen können weitere Maßnahmen zur Dämpfung von Druckpulsationen, die sich zwischen dem Injektorkörper 3 und dem Hochdruckspeicherraum 2 in der Leitung 9 ausbilden können, ergriffen werden. Dazu kann in der Leitung 9 zwischen Hochdruckspeicherraum 2 und Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 eine Drosselstelle am hochdruckspeicherseitigen Anschluß angeordnet werden. Alternativ könnte auch ein Rückschlag-Drossel-Ventil eingesetzt werden.
  • Eine schnellere Befüllung des Kompressionsraums 15 des Druckübersetzers 5 kann durch ein zusätzliches vorzusehenes Rückschlagventil erreicht werden. Die vorgeschlagene Nadelhubdämpfung läßt sich in vorteilhafter Weise auch bei schwierigen, d.h. beschränktem Bauraum, realisieren, da keine zusätzlichen Bauteile erforderlich sind. Die vorgeschlagene Nadelhubdämpfung kann ferner an einem Kraftstoffinjektor 1 eingesetzt werden, der eine Vario-Register-Einspritzdüse, d.h. mehrere Einspritzquerschnitte 36, beispielsweise ausgebildet als konzentrische Lochkreise, am brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers 4 enthält. Ferner kann zusätzlich zu einer Vario-Register-Düse eine koaxiale Düsennadel eingesetzt werden, die zwei unabhängig voneinander öffnende bzw. schließende, ineinandergeführte Düsennadeln umfassen kann.
  • Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsvariante einer Nadelhubdämpfung mit Rückführungsleitung vom Düsenfederraum in ein mit diesem verbundenen Arbeitsraum eines Druckübersetzers.
  • Die in Figur 2 dargestellte Ausführungsvariante eines Nadelhubdämpfers ohne zusätzliche Präzisionsbauteile in Gestalt von Dämpfungskolben unterscheidet sich von der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Lösung im wesentlichen dadurch, daß der Düsenraum 25 des Einspritzventilgliedes 29 in dieser Ausführungsvariante über eine Verbindungsleitung 40 zwischen Düsenfederraum 25 und dem Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 verbindbar ist. In die Verbindungsleitung 40 zum Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 ist die Ablaufdrosselstelle 27 integriert. Während bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante des Nadelhubdämpfers das Steuervolumen aus dem Düsenfederraum 25 über die Ablaufdrosselstelle 27 per Verbindungsleitung 26 in den Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 und von dort über die Steuerleitung 20 in entgegengesetzte Strömungsrichtung in den niederdruckseitigen Rücklauf 8 abgesteuert wird, wird bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsvariante des Nadelhubdämpfers die Steuermenge vom Düsenfederraum 25 über die Ablaufdrosselstelle 27 in den Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 abgesteuert. Mit dieser Lösung lassen sich die Energieverluste durch die Steuermenge verringern und damit der hydraulische Wirkungsgrad des vorgeschlagenen Kraftstoffinjektors 1 verbessern, da die aus dem Düsenraum 25 abgesteuerte Steuermenge nicht vollständig entspannt wird, sondern lediglich bis auf das im Arbeitsraum 10 herrschende Druckniveau entspannt wird.
  • In der in Figur 2 dargestellten Ausführungsvariante einer Düsennadeldämpfung ist das Zumeßventil 6 ebenfalls als 3/2-Wege-Ventil, sei es als Magnetventil, sei es als Piezoaktor, ausgebildet. Daneben kann das Zumeßventil 6 analog zur Darstellung in Figur 1 auch als direktangesteuertes Ventil bzw. als Servoventil ausgebildet werden.
  • Im Injektorkörper 3 des Kraftstoffinjektors 1 gemäß Figur 2 ist der Druckübersetzer 5 aufgenommen, analog zur Ausführungsvariante, die in Figur 1 dargestellt ist. Der Druckübersetzer 5 enthält auch hier einen Kolben 12, der einen ersten Teilkolben 13 in vergrößertem Durchmesser und einen zweiten Teilkolben 14 in verringertem Durchmesser aufweisen kann. Der Übersetzerkolben 12 des Druckübersetzers 5 läßt sich aus den erwähnten Teilkolben 13 bzw. 14 sowohl als einstückiges Bauteil als auch als mehrteiliges Bauelement ausführen. Die untere Stirnseite des zweiten Teilkolbens 14 beaufschlagt analog zur Darstellung in Figur 1 den Kompressionsraum 15, von dem aus ein Kraftstoffrulauf 21 in den Düsenfederraum 25 führt. Vom Kompressionsraum 15 zweigt ferner ein Zulauf 23 zum Düsenfederraum 25 ab, der eine Zulaufdrosselstelle 24 enthält.
  • Auch gemäß der in Figur 2 dargestellten Ausführungsvariante mit einer verringerten Verlustleistung durch Absteuerung der Steuermenge aus dem Düsenfederraum 25 in den Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 läßt sich durch Auslegung der Querschnitte der Zulaufdrosselstelle 24 und der Ablaufdrosselstelle 27 der Verbindungsleitung 40 die Öffnungsgeschwindigkeit des Einspritzventilgliedes 29 bestimmen. Durch eine geeignete Dimensionierung des Querschnittes der Ablaufdrosselstelle 27 in der Verbindungsleitung 40 vom Düsenfederraum 25 zum Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 läßt sich die Schließgeschwindigkeit des Einspritzventilgliedes 29, welches bevorzugt als Düsennadel ausgebildet ist, bestimmen, so daß auch in dieser Ausführungsvariante die Öffnungs- bzw. die Schließgeschwindigkeit des Einspritzventilgliedes 29 unabhängig voneinander vorgebbar sind.
  • Bis auf die aufgezeigten Unterschiede der Ausführungsvariante gemäß Figur 2 im Vergleich zur in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante entsprechen Aufbau und Funktion der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Figur 2 dem Aufbau und der Funktion der in Figur 1 dargestellten und vorstehend beschriebenen Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Lösung eines Nadelhubdämpfers.
  • Figur 3 zeigt eine Ausführungsvariante einer Nadelhubdämpfung an einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einem Druckabbauventil.
  • Gemäß dieser Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Lösung ist in der Leitung 9 zum Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 eine Zulaufdrosselstelle 50 aufgenommen, über welche die sich in der Leitung 9 einstellenden Druckpulsationen gedämpft werden und eine unzulässig hohe Innenraumbelastung des Hochdruckspeicherraums 2 durch Druckschwingungen, welche die Lebensdauer des Hochdruckspeicherraums 2 beeinträchtigen können, unterbunden wird. Der Druckübersetzer 5 ist im Injektorkörper 3 des Kraftstoffinjektors 1 ausgebildet und umfaßt den Arbeitsraum 10 und den Steuerraum 11. Der Druckübersetzerkolben innerhalb des Druckübersetzers 5 umfaßt einen ersten Teilkolben 13, der mit seiner unteren Stirnseite an einem scheibenförmigen Anschlag 18 anliegt, welcher an einem zweiten Teilkolben 14, der mit seiner unteren Stirnseite den Kompressionsraum 15 beaufschlagt, ausgebildet ist. Der Anschlag 18 am oberen Ende des zweiten Teilkolbens 14 ist durch eine Rückstellfeder 17 beaufschlagt. Im Unterschied zu den in Figur 1 und Figur 2 darstellten Ausführungsvarianten eines in einen Injektorkörper 3 integrierten Druckübersetzers 5 ist die Rückstellfeder 17 in der Ausführungsvariante gemäß Figur 3 nicht im Arbeitsraum 10, sondern im Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 aufgenommen. Über den Kompressionsraum 15 am unteren Ende des Druckübersetzers 5 werden über den Kraftstoffzulauf 21 der Düsenraum 22 im Düsenkörper 4 und über den Zulauf 23 mit Zulaufdrosselstelle 24 der Düsenfederraum 25 des Einspritzventilgliedes 29 mit Kraftstoff beaufschlagt. Der Düsenfederraum 25 steht über die Verbindungsleitung 26 mit Ablaufdrosselstelle 27 mit dem Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 in Verbindung.
  • Das Einspritzventilglied 29, druckbeaufschlagt über den Düsenfederraum 25 und über den im Düsenraum 22 anstehenden Druck, öffnet bzw. schließt in analoger Weise zur Ausführungsvariante in Figur 1 durch eine Druckentlastung bzw. Druckbeaufschlagung des Steuerraums 11 durch Betätigung des Zumeßventils 6 bzw. 56.
  • Im Unterschied zu der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante einer Nadelhubdämpfung an einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist einerseits das Zumeßventil 6 als 2/2-WegeVentil 56 ausgebildet, welches mit einem niederdruckseitigen Rücklauf 8 verbunden ist. Ferner ist in die Steuerleitung 20 zwischen dem Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 und dem als 2/2-Wege-Ventil ausgebildeten Zumeßventil 56 ein Druckabbauventil 51 zwischengeschaltet. Das Druckabbauventil umfaßt einen Druckabbaukanal 52, welcher sich von einem ersten Kolbenteil 53 in ein zweites Kolbenteil 57 des Druckabbauventils 51 erstreckt. Der der Steuerleitung 20 zuweisende erste Kolbenteil 53 des Druckabbauventils 51 ist von einem Ventilraum 54 umschlossen, in welchen die Steuerleitung 20 vom Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 mündet. Das zweite Kolbenteil 57 des Druckabbauventils 51 wird über eine Ventilfeder 55 beaufschlagt, welche in einem Hohlraum des Druckabbauventils 51 aufgenommen ist, der über eine Verbindungsleitung (ohne Bezugszeichen) mit dem als 2/2-Wege-Ventil aufgebauten Zumeßventil 56 verbunden ist.
  • Während die Öffnungsgeschwindigkeit des Einspritzventilgliedes 29 im Düsenkörper 4 des Kraftstoffinjektors 1 durch das Verhältnis der Drosselquerschnitte der Zulaufdrosselstelle 24 bzw. der Ablaufdrosselstelle 27 vorgebbar ist, kann durch die Integration eines Druckabbauventils 51 die Steuerleitung 20 zum Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 ein schneller Druckabbau im Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 und damit ein schnelles Nadelschließen gegen Ende der Einspritzphase gewährleistet werden. Die Aufbau- und Funktionsweise der in Figur 3 wiedergegebenen Ausführungsvariante einer Nadelhubdämpfung entspricht im wesentlichen dem Aufbau und der Funktion der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante einer Nadelhubdämpfung an einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung. Im Unterschied zur in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante ist in der Leitung 9 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß der Ausführungsvariante in Figur 3 eine Zulaufdrosselstelle 50 aufgenommen sowie in der Steuerleitung 20 zwischen Arbeitsraum 10 und Zumeßventil 56 ein Druckabbauventil, wobei in der in Figur 3 dargestellten Ausführungsvariante das Zumeßventil 6 im Unterschied zur Ausführungsvariante in Figur 1 als 2/2-Wege-Ventil ausgebildet werden kann. Die Ausbildung des Zumeßventils 6 als 2/2-WegeVentil erlaubt eine kostengünstige Gesamtkonstruktion.
  • Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsvariante einer Nadelhubdämpfung, ähnlich wie der in Figur 3 dargestellten Ausführungsvariante, der jedoch das Druckabbauventil gemäß Figur 3 durch eine Drossel ersetzt ist.
  • Auch die in Figur 4 dargestellte Ausführungsvariante einer Nadelhubdämpfung über einen Düsensteuerraum 25 zugeordnete Zulaufdrosselstellen 24 bzw. Ablaufdrosselstellen 27 umfaßt ein Zumeßventil 6, welches als 2/2-Wege-Ventil 56 ausgebildet ist. Im Unterschied zur in Figur 3 dargestellten Ausführungsvariante einer Nadelhubdämpfung endet die Zuleitung 9, eine Zulaufdrosselstelle 50 enthaltend, vom Hochdruckspeicherraum 2 einerseits in den Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5, wobei gemäß dieser Ausführungsvariante ein Leitungsabzweig 60, eine Ablaufdrosselstelle 61 enthaltend, auch im Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 mündet. Gemäß dieser Ausführungsvariante erfolgt die Absteuerung von Steuervolumen aus dem Düsenfederraum 25 über die Verbindungsleitung 26 in den Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5, wobei in der Verbindungsleitung 26 die Ablaufdrosselstelle 27 integriert ist. Jedoch wird gemäß der in Figur 4 dargestellten Ausführungsvariante der Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 über die Steuerleitung 20, die in entgegengesetzte Richtung durchströmt wird, druckentlastet. Über den Abzweig 60 und die Drossel 61 erfolgt der Druckaufbau im Steuerraum 11 nach Einspritzende.
  • Die in Figur 4 dargestellte Ausführungsvariante unter Einsatz eines als 2/2-Wege-Ventils ausgebildeten Zumeßventils 56 erlaubt eine Düsennadeldämpfung durch eine Durchströmung des Düsenfederraumes 25 über die sich vom Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers 5 erstreckende Zulaufdrosselstelle 24 im Zulauf 23, als auch über die in der Verbindungsleitung 26 aufgenommene Ablaufdrosselstelle 27. In dieser Ausführungsvariante läßt sich analog zu den in Figur 1 bis 3 dargestellten Ausführungsvarianten die Öffnungsgeschwindigkeit des Einspritzventilgliedes 29 durch die Auslegung der Drosselquerschnitte der Zulaufdrossel 24 bzw. der Ablaufdrosselstelle 27 erreichen, während die Schließgeschwindigkeit des bevorzugt als Düsennadel ausgebildeten Einspritzventilgliedes 29 durch die Dimensionierung der Querschnittsfläche der Ablaufdrosselstelle 27 in der Verbindungsleitung 26 bestimmt ist. Auch in dieser Ausführungsvariante ist analog zu den in Figur 1 bis 3 dargestellten Ausführungsvarianten eine unabhängige Einstellung der Öffnungsgeschwindigkeit von der Schließgeschwindigkeit des Einspritzventilgliedes 29 möglich.
  • Auch die in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsvarianten einer Nadelhubdämpfung können in vorteilhafter Weise in Verbindung mit einer Vario-Register-Düse, mit mehreren unabhängig voneinander freigebbaren bzw. verschließbaren Einspritzquerschnitten eingesetzt werden; daneben ist ein Einsatz der in Figur 3 bzw. 4 dargestellten Nadelhubdämpfung auch an einer Koaxial-Düsennadel möglich, welche ineinandergeführte, voneinander unabhängig druckbetätigbare Düsennadelteile umfassen kann.
  • In der Figur 5 ist ein Längsschnitt durch einen Kraftstoffinjektor mit Nadelhubdämpfung dargestellt.
  • Figur 5 zeigt den Längsschnitt durch den Kraftstoffinjektor 1, in dessen oberen Bereich das Zumeßventil 6 - hier ausgebildet als ein Magnetventil - angeordnet ist. Seitlich am Injektorkörper 3 ist ein Hochdruckzulauf 70 ausgebildet, über welchen der unter hohem Druck stehende Kraftstoff im Injektorkörper 3, d.h. dem Arbeitsraum eines Druckübersetzers 5, zugeführt wird. In den mit Bezugszeichen 70 bezeichneten Einschraubstutzen kann in vorteilhafter Weise ein den Kraftstoff filterndes Stabfilterelement aufgenommen sein.
  • Der in den Injektorkörper 3 integrierte Druckübersetzer 5 umfaßt einen ersten Teilkolben 13 sowie den zweiten Teilkolben 14, wobei der erste Teilkolben 13 von der Rückstellfeder 17, die sich am Injektorkörper 3 abstützt, beaufschlagt ist. Die Stirnfläche des zweiten Teilkolbens 14 beaufschlagt einen Kompressionsraum 15, der symmetrisch zur Symmetrielinie des Injektorkörpers 3 angeordnet ist. Von diesem aus erstreckt sich der Zulauf 23 mit integrierter Drosselstelle 24. Der Zulauf 23 zum Düsensteuerraum 25 folgt über eine Drosselscheibe 72. Unterhalb der Drosselscheibe 72 ist eine Dämpfungsscheibe 77 angeordnet, welche den Düsensteuerraum25 begrenzt. Im Düsensteuerraum/Dämpfungsraum 25 befindet sich die Ventilfeder 74 sowie der Ventilbolzen 73, an welchem eine Flachsitzringkante 76 ausgebildet ist (vgl. Figur 6.2). Die Flachsitzringkante 76 und der Hubbegrenzer 31 der Drosselscheibe 72 bilden die Hubbegrenzung des Einspritzventilgliedes 29 sowie die Ventilschließfunktion zur Zulaufdrossel 24. Das Einspritzventilglied 29 ist im Längsschnitt gemäß Figur 5 teilweise dargestellt. Analog zu den in Figur 1 bis 4 schematisch wiedergegebenen Ausführungsvarianten einer Hubdämpfung ist das Einspritzventilglied 29 gemäß des Längsschnitts durch den Kraftstoffinjektor 1 von einem Düsenraum 22 umschlossen, in welchem am Umfang des Einspritzventilgliedes 29 eine kegelförmig konfigurierte Druckschulter 35 ausgebildet ist. Die Dämpfungsscheibe 77 bzw. ein weiteres Scheibenelement werden relativ zueinander über Zentrierstifte 75 in ihrer Einbaulage zum Injektorkörper 3 zentriert. Der Düsenkörper 4, das weitere Scheibenelement, die Dämpfungsscheibe 77 sowie die Drosselscheibe 72 werden von einer hülsenförmig ausgestalteten Düsenspannmutter 71 umschlossen und sind mit einem Außengewinde im unteren Bereich des Injektorkörpers 3 des Kraftstoffinjektors 1 verschraubt.
  • Der in Figur 5 mit D bezeichnete Bereich ist in den Darstellungen gemäß der Figuren 6.1 bzw. 6.2 in vergrößertem Maßstab dargestellt.
  • Der Darstellung gemäß Figur 6.1 ist die Nadelhubdämpfung oberhalb des Einspritzventilgliedes in vergrößertem Maßstab zu entnehmen.
  • Oberhalb der Stirnseite 86 des Einspritzventilgliedes 29 ist ein Sensorbolzen 85 dargestellt, der einen Teil des Hubbegrenzers 31 gemäß der Ausführungsvarianten in den Figuren 1 bis 5 darstellt sowie zur Wegedetektion mittels eines Sensors eingesetzt wird. Der Sensorbolzen 85 ist von einem scheibenförmigen Element 84, welches im unteren Bereich einen Hohlraum begrenzt, umschlossen. In den Hohlraum der Scheibe 84 mündet eine Leckölbohrung.
  • Der Sensorbolzen 85 und das scheibenförmige Element 84 stellen optionale Bauteile dar und sind für die Funktion der Einspritzventilglied-Hubdämpfung nicht unbedingt erforderlich. Im Rahmen einer Funktionserweiterung zur Hubmessung können sie bei Bedarf in den Kraftstoffinjektor integriert werden.
    Gemäß der Darstellung des Einspritzventilgliedes 29 im Düsenkörper 4 des Kraftstoffinjektors 1 ist dieses vom Düsenraum 22 umschlossen, welcher über eine Öffnung 89 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgt wird, wobei die Öffnung 89, d.h. ein Düsenraumzulauf, die Mündungsstelle der in Figur 1, 2, 3 und 4 dargestellten Kraftstoffzulaufleitung 21 vom Kompressionsraum 15 darstellt. Vom Düsenraum 22 strömt der Kraftstoff entlang eines Ringspaltes 33 in Richtung auf die Düsennadelspitze 34 des Einspritzventilgliedes 29 zu (vgl. Figur 7.1). Am unteren Ende im Bereich der Düsennadelspitze 34 ist am Einspritzventilglied 29 gemäß der Darstellung in Figur 9 ein brennraumseitiger Sitz 91 ausgebildet. Zwischen dem Düsenraum 22 und der Düsennadelspitze 34 kann das Einspritzventilglied 29 mit einer Anzahl symmetrisch am Umfang des Einspritzventilgliedes 29 verteilt angeordneten Freiflächen versehen sein, entlang derer der Kraftstoff innerhalb des Ringspaltes 33, welcher das Einspritzventilglied 29 ringförmig umschließt, in Richtung auf die Düsennadelspitze 34 strömt. Im Bereich des Düsenraumes 22 ist das Einspritzventilglied 29 an seiner Außenumfangsfläche analog zu den hier schematischen Darstellungen gemäß der Figuren 1 bis 4 mit einer kegelförmig ausgebildeten Druckschulter 35 versehen.
  • Figur 6.2 zeigt die in 6.1 mit S bezeichneten Bereich in einem vergrößertem Maßstab.
  • Aus Figur 6.2 geht hervor, dass die Ventilfeder 74 sowohl den Hubbegrenzer 31 als auch einen Teil des Ventilbolzens 73 umgiebt. Im oberen Bereich des Ventilbolzens 73, d. h. an dessen der Stirnseite des Hubbegrenzers 31 gegenüberliegende Stirnseite ist eine spitze Senkung 80 vorgesehen sowie eine Flachsitzringkante 76. Demgegenüber ist die Stirnseite des Hubbegrenzers 31 als Planfläche ausgebildet. Die Flachsitzringkante 76 umfasst gemäß der Darstellung in Figur 6.2 einen ersten Anschliff 81 der in einm ersten Anschliffwinkel ausgebildet ist, sodass der Flachsitz 76 in radialer Richtung gesehen leicht nach außen in Bezug auf die Umfangsfläche des Ventilbolzens 73 abfällt. Wie aus der Darstellung gemäß Figur 6.2 weiter entnehmbar ist, liegt die untere Seite des Ventilbolzens 73 - ballig ausgeführt- der Stirnseite des Sensorbolzens 85 gegenüber.
  • Figur 7.1 zeigt ein zwischen einem Ventilbolzen und einem Einspritzventil aufgenommenen Sensorbolzen.
  • Im Unterschied zur Darstellung gemäß Figur 6.1 ist der Ventilbolzen 73 in der Ausführungsvariante gemäß Figur 7.1 in einer größeren axialen Länge ausgebildet, wobei die bei an der Drosselscheibe 72 gemäß dieser Ausführungsvariante kein Hubbegrenzer 31 ausgebildet ist. Der Ventilbolzen 73 liegt mit seiner dem Zulauf 23 gegenüberliegenden Stirnseite unmittelbar an der Dämpfungsscheibe 77 an. Diese sowie die Drosselscheibe 72 sind von einem Hochdruckzulauf 23 durchzogen, der am Düsenraumzulauf 89 in den Düsenraum 22 innerhalb des Düsenkörpers 4 mündet. Im Bereich des Düsenraumes 22 umfasst das als Düsennadel beispielsweise ausgebildete Einspritzventilglied 29 eine Druckschulter 35. Ferner sind am Einspritzventilglied 29 Freiflächen 90 aufgenommen, entlang welcher der Kraftstoff in einen Ringspalt 33 einströmt und von dort zur Düsennadelspitze 34 gelangt. Der Sensorbolzen 85, dessen Stirnseite einer ballig ausgebildeten Stirnseite des Ventilbolzens 73 gegenüber liegt, ist von einem scheibenförmigen Element 84, welches einen Hohlraum umfasst, an dem eine Leckölleitung abzweigt, umschlossen. Das Einspritzventilglied 29 liegt mit seiner Stirnfläche 86 an einer korrespondierenden unteren Stirnfläche des Sensorbolzens 85 an.
  • Figur 7.2 zeigt die Wiedergabe des in Figur 7.1 mit V bezeichneten Ausschnittes in einem vergrößertem Maßstab.
  • Der Ventilbolzen 73 ist von einer Ventilfeder 74 umschlossen. Die Ventilfeder 74 stützt sich mit ihrer unteren Windung an einem ringförmigen Absatz am Ventilbolzen 73 ab. Mit ihrem dem Ansatz des Ventilbolzens 73 gegenüberliegenden Ende liegt die Ventilfeder 74 an einer Einstellscheibe 88 an, welche unterhalb der Drosselscheibe 72 angeordnet ist. Der Ventilbolzen 73 samt diesen umgebender Ventilfeder 74 ist von einer hier nur teilweise dargestellten Dämpfungsscheibe 77 umschlossen. Der Ventilbolzen 73 sowie die Unterseite der Drosselscheibe/Dämpfungsscheibe 72, 77 bilden einen Flachsitz 76.
  • Am oberen Ende des Ventilbolzens 73 ist eine, mit Bezugszeichen 79 bezeichnete Sitzgeometrie ausgebildet. Diese Sitzgeometrie 79 gemäß der Darstellung in Figur 6.2 ist durch eine spitze Senkung 80 charakterisiert. Die spitze Senkung 80 geht in einem radialen Abstand in einen ersten Anschliff 81 über, so daß die Sitzgeometrie 79 sowohl durch die spitze Senkung 80 als auch den sich an diese anschließenden Anschliff 81 gebildet wird. Unterhalb der Dämpfungsscheibe 77 liegt ein weiteres Scheibenelement, welches die Führung für den Sensorbolzen 85 unterhalb des Ventilbolzens 73 bildet, die beide den in den Figuren 1 bis 4 schematisch dargestellten Hubbegrenzer 31 darstellen.
  • Figur 8.1 zeigt eine zweite Ausführungsvariante der Sitzgeometrie. Der Ventilbolzen 73 gemäß der Darstellung in Figur 8.1 ist von der Dämpfungsscheibe 77 umschlossen und durch die Ventilfeder 74 beaufschlagt. Unterhalb des Ventilbolzens 73 befindet sich der Sensorbolzen 85, der seinerseits von einem Scheibenelement 84, welches einen Hohlraum umfasst umschlossen ist. In den Hohlraum des Scheibenelementes 84 mündet eine Leckölbohrung. Unterhalb des Sensorbolzens 85 erstreckt sich das Einspritzventilglied 29, welches mit seiner oberen Stirnseite 86 an der unteren Planfläche des Sensorbolzens 85 anliegt. Die Dämpfungsscheibe 77, das Scheibenelement 84 sowie der Düsenkörpber 4 des Kraftstoffinjektors 1 sind von einem Hochdruckzulauf 23 durchzogen, der an einer Mündungsstelle 89 in den Düsenraum 22 des Düsenkörpers 4 mündet.
  • Aus der Darstellung gemäß Figur 8.2 geht hervor, daß der Ventilbolzen 73, von einer Ventilfeder 74 umgeben, zwischen der Drosselscheibe 72 und der Sensorscheibe 84 aufgenommen und von der Dämpfungsscheibe 77 umschlossen ist. Die Ventilfeder 74 stützt sich einerseits an einem unteren, ringförmig ausgebildeten Ansatz des Ventilbolzens 73 und andererseits an einem unterhalb der Drosselscheibe 72 angeordneten, ringförmigen Einstellscheibe 88 ab.
  • Der Unterschied zur Ausführungsvariante gemäß Figuren 6.1 und 6.2 besteht darin, dass gemäß der in Figur 8 bzw. 8.1 dargestellten Ausführungsvariante der Flachsitz 76 an der Planfläche der Drosselscheibe 72 ausgebildete ist. Der Vorteil liegt darin, dass das Volumen der Zulaufbohrung 23 sehr klein gehalten wird. Dadurch vermindern sich die Druckschwingungen zwischen dem Kompressionsraum 15 und dem Düsensteuerraum 25, was eine bessere Mengenstabilität der Mehrfacheinspritzungen zu folge hat. Die Sitzgeometrie ist analog zur Variante gemäß Figur 6.1 gestaltet.
  • Im Unterschied zu der in Figur 7.1 und 7.2 dargestellten Ausführungsvariante liegt darin, dass die Drosseln nicht in der Dämpfungsscheibe 77 integriert sind, sondern als austauschbare Scheiben gestalltet werden können. Im Rahmen des Abstimmungs- bzw. des Fertiungsprozesses können diese demnach einfach ausgetauscht werden.
  • Figur 9 zeigt den Längsschnitt durch einen Kraftstoffinjektor mit einer Hubsensoranordnung im oberen Bereich des Einspritzventilgliedes.
  • Aus der Darstellung gemäß Figur 9 geht hervor, daß oberhalb der oberen Stirnseite des Düsenkörpers 4 des Kraftstoffinjektors 1 ein Sensorscheibenelement 84 aufgenommen ist. Dieses umschließt einen Hubsensor 96.
  • Das Einspritzventilglied 29, bevorzugt als Düsennadel ausgebildet, durchsetzt eine Anfasung 94 im oberen Bereich des Düsenkörpers 4 und ist vom Düsenraum 22 umschlossen, der von einem in Figur 8 nicht dargestellten Kraftstoffzulauf 21, der mit dem Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers 5 in Verbindung steht, mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt. Vom Düsenraum 22 strömt der unter hohem Druck stehende Kraftstoff entlang des Ringspaltes 33 entlang der am Umfang des Einspritzventilgliedes 29 ausgebildeten Strömungsfreifläche 90 der Düsennadelspitze 34 zu. In der Darstellung gemäß Figur 8 ist die Spitze des Einspritzventilgliedes 29, d.h. die Düsennadelspitze 34, in deren brennraumseitigen Sitz 91 gestellt.
  • Durch die Anordnung einer Sensorscheibenelementes 84, welche mit einem Hubsensor 96 zusammenwirkt, läßt sich die Bewegung des Einspritzventilgliedes 29 in vertikale Richtung innerhalb des Düsenkörpers 4 erfassen und die erreichte Nadelgeschwindigkeit, Bewegungsbeginn und Bewegungsende des Einspritzventilgliedes 25 messen. Durch die Applikation dieses Meßsystems kann ein geschlossener Regelkreis zum Endabgleich und zu einer eventuell erforderlichen Kennfeldangleichung eines Kraftstoffeinspritzsystems dargestellt werden, mit welchem eine Fehlerdiagnose des Kraftstoffeinspritzsystems sowie eine Speicherung aufgetretener Betriebsdaten möglich ist, die im Rahmen der ständig wiederkehrenden Wartungsintervalle der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine ausgelesen werden kann.
  • Die in den vorstehenden Darstellungen wiedergegebenen Ausführungsformen dargestellten Ausführungsformen einer Einspritzventilgliedhubdämpfung stellen Ausführungsvarianten dar, in welchen das Düsenmodul, d.h. der Düsenkörper 4 mit den darüberliegenden ringförmig konfigurierten Elementen 72, 77, 78 bzw. 84 ausgeführt werden kann, um gemäß der vorgeschlagenen Erfindung ein schnelles Schließen des Einspritzventilgliedes 29 zu erreichen, als auch dessen Öffnungsgeschwindigkeit so durch die Auslegung von Zulaufdrosselstelle 24 und Ablaufdrosselstelle 27 zu bemessen, daß die Kleinstmengenfähigkeit verbessert wird, ohne daß ein zusätzlich erforderliches Präzisionsbauteil einzusetzen ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kraftstoffinjektor
    2
    Hochdruckspeicherraum
    3
    Injektorkörper
    4
    Düsenkörper
    5
    Druckübersetzer
    6
    Zumeßventil
    7
    Brennraum
    8
    niederdruckseitiger Rücklauf
    9
    Zuleitung
    10
    Arbeitsraum
    11
    Steuerraum
    12
    Kolben
    13
    erster Teilkolben
    14
    zweiter Teilkolben
    15
    Kompressionsraum
    16
    Widerlager
    17
    Rückstellfeder
    18
    Rückstellfederanschlag
    19
    Zuleitung Zumeßventil
    20
    Steuerleitung Steuerraum
    21
    Kraftstoffzulauf Düsenraum
    22
    Düsenraum
    23
    Zulauf Düsenfederraum
    24
    Zulaufdrosselstelle
    25
    Düsensteuerraum
    26
    Verbindungsleitung Düsenfederraum-Steuerraum Druckübersetzer
    27
    Ablaufdrosselstelle
    28
    Schließfederelement
    29
    Einspritzventilglied (Düsennadel)
    30
    Stirnseite
    31
    Hubbegrenzer
    32
    Stirnfläche
    33
    Ringspalt
    34
    Düsennadelspitze
    35
    Druckschulter
    36
    Einspritzöffnungen
    40
    Verbindungsleitung Düsenfederraum-Arbeitsraum Druckübersetzer
    41
    Mündungsstelle Verbindungsleitung im Arbeitsraum Druckübersetzer
    50
    Zuleitung Drosselstelle
    51
    Druckabbauventil
    52
    Druckabbaukanal
    53
    erster Kolbenteil
    54
    Ventilraum
    55
    Ventilfeder
    56
    Zumeßventil (Ausführung als 2/2-Wege-Ventil)
    57
    zweiter Kolbenteil
    60
    Abzweig
    61
    Abzweig Drosselstelle
    70
    Hochdruckzulauf Injektor
    71
    Düsenspannmutter
    72
    Drosselscheibe
    73
    Ventilbolzen
    74
    Ventilfeder
    75
    Zentrierstift
    76
    Flachsitz
    77
    Dämpfungsscheibe
    79
    Sitzgeometrie
    80
    spitze Senkung
    81
    erster Anschliffwinkel
    82
    Planfläche Sitz
    83
    Federraumboden
    84
    Sensorscheibe
    85
    Sensorbolzen
    86
    Stirnfläche Einspritzventilglied /Sensorbolzen
    87
    88
    Einstellscheibe
    89
    Düsenraumzulauf
    90
    Freiflächen
    91
    brennraumseitiger Düsennadelsitz
    92
    93
    94
    Anfasung
    95
    ballige Auflage
    96
    Hubsensor

Claims (20)

  1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume (7) einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer Hochdruckquelle (2), einem Druckübersetzer (5) und einem Zumeßventil (6, 56), wobei der Druckübersetzer (5) einen Arbeitsraum (10) und einen Steuerraum (11) umfasst, die voneinander durch einen Kolben (12, 13, 14) getrennt sind und eine Druckänderung im Steuerraum (11) des Druckübersetzers (5) eine Druckänderung in einem Kompressionsraum (15) bewirkt, der über einen Kraftstoffzulauf (21) einen Düsenraum (22) beaufschlagt, welcher ein Einspritzventilglied (29) umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass ein das Einspritzventilglied (29) beaufschlagender Düsensteuerraum (25) hochdruckseitig über eine eine Zulaufdrosselstelle (24) enthaltende Leitung (23) vom Kompressionsbereich (15, 21, 22, 33) befüllbar und ablaufseitig über eine eine Ablaufdrosselstelle (27) enthaltende Leitung (26, 40) mit dem Druckübersetzer verbunden ist.
  2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsgeschwindigkeit des Einspritzventilgliedes (29) durch das Verhältnis der Querschnitte der Zulaufdrosselstelle (24) zur Ablaufdrosselstelle (27) bestimmt ist.
  3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließgeschwindigkeit des Einspritzventilgliedes (29) durch die Querschnittsfläche der Ablaufdrosselstelle (27) bestimmt ist.
  4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzventilglied (29) eine Anschlagfläche (32) umfaßt, welche bei Erreichen des maximalen Hubes des Einspritzventilgliedes (29) die zulaufseitige Drosselstelle (24) verschließt.
  5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsensteuerraum (25) über die Leitung (26) mit Ablaufdrosselstelle (27) in den Steuerraum (11) des Druckübersetzers (5) druckentlastbar ist.
  6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsensteuerraum (25) über die Leitung (40) mit Ablaufdrosselstelle (27) in den Arbeitsraum (10) des Druckübersetzers (5) verbindbar ist.
  7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum (10) des Druckübersetzers (5) über eine Zuleitung (9) vom Hochdruckspeicherraum (2) befüllbar ist.
  8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (9) ein Druckpulsationen zwischen Kraftstoffinjektor (1) und Hochdruckspeicherraum (2) entgegenwirkendes Drosselelement (50) umfaßt.
  9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aktivierung des Druckübersetzers (5) dessen Steuerraum (11) über ein eine Steuerleitung (20) freigebendes oder verschließendes Zumeßventil (6, 56) vorgesehen ist.
  10. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Zumeßventil (6) als 3/2-Wege-Ventil ausgeführt ist, welches einen niederdruckseitigen Ablauf (8) aufweist.
  11. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Zumeßventil (56) als 2/2-Wege-Ventil ausgeführt ist, welches einen niederdruckseitigen Ablauf (8) aufweist.
  12. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberhalb des Einspritzventilgliedes (29) angeordneter Hubbegrenzer (31) einen Ventilbolzen (73) umfasst, wobei am Ventilbolzen (73) ein in Schließrichtung des Einspritzventilgliedes (29) wirkendes Federelement (28, 74) aufgenommen ist.
  13. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ventilbolzen (73) und dem Hubbegrenzer (31) ein Flachsitz (76) ausgebildet ist.
  14. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachsitz (76) einen ersten Anschliff (81) und eine Senkung (80) umfassend, ausgebildet ist.
  15. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachsitz (76) einen Anschliff (81) umfasst.
  16. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachsitz (76) im Federraum des Düsensteuerraumes (25) ausgebildet ist.
  17. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachsitz (76) an der Drosselscheibe (72) ausgebildet ist, die der oberen Stirnseite des Ventilbolzens (73) gegenüber liegt.
  18. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselelemente (24, 27) in austauschbaren Scheibenelementen (72) ausgebildet sind.
  19. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilbolzen (73) an seiner dem Sensorbolzen (85) zuweisenden Stirnseite in balliger Kontur (95) beschaffen ist.
  20. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ventilbolzen (73) sowie dem Sensorbolzen (85) eine Hubsensoranordnung (96) zugeordnet ist, welche zur Detektion des Weges des Einspritzventilgliedes (29) innerhalb des Kraftstoffinjektors (1) dient.
EP03732208A 2002-06-29 2003-04-09 Einrichtung zur dämpfung des nadelhubes an kraftstoffinjektoren Expired - Lifetime EP1520097B1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10229418A DE10229418A1 (de) 2002-06-29 2002-06-29 Einrichtung zur Dämpfung des Nadelhubes an Kraftstoffinjektoren
DE10229418 2002-06-29
PCT/DE2003/001162 WO2004003375A1 (de) 2002-06-29 2003-04-09 Einrichtung zur dämpfung des nadelhubes an kraftstoffinjektoren

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1520097A1 EP1520097A1 (de) 2005-04-06
EP1520097B1 true EP1520097B1 (de) 2006-10-04

Family

ID=29796049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP03732208A Expired - Lifetime EP1520097B1 (de) 2002-06-29 2003-04-09 Einrichtung zur dämpfung des nadelhubes an kraftstoffinjektoren

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7083113B2 (de)
EP (1) EP1520097B1 (de)
JP (1) JP2005531716A (de)
DE (2) DE10229418A1 (de)
WO (1) WO2004003375A1 (de)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10315016A1 (de) 2003-04-02 2004-10-28 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor mit leckagefreiem Servoventil
FI117805B (fi) * 2003-06-17 2007-02-28 Waertsilae Finland Oy Järjestely polttoaineen syöttölaitteistossa
DE102004017304A1 (de) * 2004-04-08 2005-10-27 Robert Bosch Gmbh Servoventilangesteuerter Kraftstoffinjektor
JP2005315195A (ja) * 2004-04-30 2005-11-10 Toyota Motor Corp 増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法
DE102004022268A1 (de) * 2004-05-06 2005-12-01 Robert Bosch Gmbh Ansteuerverfahren zur Beeinflussung der Öffnungsgeschwindigkeit eines Steuerventiles an einem Kraftstoffinjektor
DE102004028521A1 (de) * 2004-06-11 2005-12-29 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor mit mehrteiligem Einspritzventilglied und mit Druckverstärker
DE102004035293A1 (de) * 2004-07-21 2006-02-16 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor mit Nadelhubdämpfung
JP4075894B2 (ja) * 2004-09-24 2008-04-16 トヨタ自動車株式会社 燃料噴射装置
JP4107277B2 (ja) * 2004-09-27 2008-06-25 株式会社デンソー 内燃機関用燃料噴射装置
MX2007003644A (es) * 2004-09-28 2007-06-11 Electro Motive Diesel Inc Inyector de combustible con resorte de valvula resistente a la perdida de presion de abertura de valvula para aplicaciones de motor que cumplen con emisiones.
DE102004053268A1 (de) * 2004-11-04 2006-05-11 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzeinrichtung
DE102004053269A1 (de) 2004-11-04 2006-05-11 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzeinrichtung
US7513241B2 (en) * 2004-12-03 2009-04-07 Ganser-Hydromag Ag Fuel injection valve with pressure gain
DE102004058689A1 (de) * 2004-12-06 2006-06-14 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzeinrichtung
JP4305416B2 (ja) * 2005-06-09 2009-07-29 株式会社デンソー 内燃機関用燃料噴射装置
DE102006009659A1 (de) * 2005-07-25 2007-02-01 Robert Bosch Gmbh Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung
DE102006012078A1 (de) * 2005-11-15 2007-05-16 Bosch Gmbh Robert Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung
US7743896B2 (en) * 2006-10-11 2010-06-29 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Shock absorber having a continuously variable semi-active valve
DE102007001363A1 (de) * 2007-01-09 2008-07-10 Robert Bosch Gmbh Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen
US20080296412A1 (en) * 2007-06-01 2008-12-04 Caterpillar Inc. Fuel injector having a flow passage insert
CA2600323C (en) * 2007-09-20 2009-12-29 Westport Power Inc. Directly actuated valve with a strain-type actuator and a method of operating same
US7980224B2 (en) * 2008-02-05 2011-07-19 Caterpillar Inc. Two wire intensified common rail fuel system
DE102008040680A1 (de) * 2008-07-24 2010-01-28 Robert Bosch Gmbh Kraftstoff-Injektor
CN104847553A (zh) * 2015-04-09 2015-08-19 中国第一汽车股份有限公司无锡油泵油嘴研究所 可优化喷油速率且可增压式共轨喷油器
DE102017000911B3 (de) * 2017-02-02 2018-06-28 L'orange Gmbh Anordnung
CN111065466B (zh) * 2017-08-29 2022-05-10 汉高知识产权控股有限责任公司 具有零位移密封装置的流体分配器
US11698043B1 (en) 2022-03-09 2023-07-11 Caterpillar Inc. Fuel injector for fuel system having damping adjustment valve
CN115324776B (zh) * 2022-08-12 2024-01-09 一汽解放汽车有限公司 燃料喷射器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6684853B1 (en) * 1998-10-16 2004-02-03 International Engine Intellectual Property Company, Llc Fuel injector with direct needle valve control
DE19939429A1 (de) * 1999-08-20 2001-03-01 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzeinrichtung
DE19939428A1 (de) * 1999-08-20 2001-03-01 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung einer Kraftstoffeinspritzung
DE19952512A1 (de) * 1999-10-30 2001-05-10 Bosch Gmbh Robert Druckverstärker und Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Druckverstärker
US6568602B1 (en) * 2000-05-23 2003-05-27 Caterpillar Inc Variable check stop for micrometering in a fuel injector
DE10040526A1 (de) * 2000-08-18 2002-03-14 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzeinrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
US20050077378A1 (en) 2005-04-14
EP1520097A1 (de) 2005-04-06
DE50305275D1 (de) 2006-11-16
WO2004003375A1 (de) 2004-01-08
DE10229418A1 (de) 2004-01-29
JP2005531716A (ja) 2005-10-20
US7083113B2 (en) 2006-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1520097B1 (de) Einrichtung zur dämpfung des nadelhubes an kraftstoffinjektoren
EP1520096B1 (de) Speichereinspritzsystem mit variodüse und druckübersetzungseinrichtung
EP1520099B1 (de) Druckübersetzer kraftstoffinjektor mit schnellem druckabbau bei einspritzende
WO2004088122A1 (de) Servoventilangesteuerter kraftstoffinjektor mit druckübersetzer
EP1605157A1 (de) Kraftstoffinjektor mit mehrteiligem Einspritzventilglied und mit Druckverstärker
EP1520100B1 (de) Einrichtung zur nadelhubdämpfung an druckgesteuerten kraftstoffinjektoren
WO2005015002A1 (de) Schaltventil für einen kraftstoffinjektor mit druckübersetzer
DE102009000181A1 (de) Kraftstoff-Injektor
DE10100390A1 (de) Einspritzventil
DE19611963A1 (de) Modulierende Strömungsumleitung für eine Brennstoffeinspritzvorrichtung
EP1574701A1 (de) Common-Rail Injektor
EP1466086B1 (de) Steuerteil f r injektoren mit schaltbarer d sennadel
WO2003004861A1 (de) Kraftstoffinjektor mit kraftausgeglichenem steuerventil
DE10209527A1 (de) Einrichtung zur druckmodulierten Formung des Einspritzverlaufes
DE10129253A1 (de) Umgekehrt wirkendes Düsenventil und Brennstoffeinspritzvorrichtung, die diese verwendet
EP2439398B1 (de) Brennstoffeinspritzventil
WO2003004863A1 (de) Kraftstoffinjektor mit 2-wege-ventilsteuerung
WO2004027253A1 (de) Fraftstoffinjektor mit geführtem ventilkolben
DE10251679A1 (de) Druckverstärker mit hubabhängiger Bedämpfung
DE19954058A1 (de) Kraftspeicherunterstützte Steuerung der Einspritzmengen bei Großdieselmotoren
DE102007006083B4 (de) Kraftstoffinjektor
EP1536131A1 (de) Druckübersetzer mit Führungseinsatz für einen Kraftstoffinjektor
WO2007147667A1 (de) Kraftstoff-einspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine
DE102004048322A1 (de) Kraftstoffinjektor
WO2005045227A1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20050131

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR

17Q First examination report despatched

Effective date: 20050412

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): DE FR GB IT

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE FR GB IT

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REF Corresponds to:

Ref document number: 50305275

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20061116

Kind code of ref document: P

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 20070118

ET Fr: translation filed
PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20070705

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20090420

Year of fee payment: 7

Ref country code: IT

Payment date: 20090429

Year of fee payment: 7

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20090424

Year of fee payment: 7

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20100409

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

Effective date: 20101230

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20100409

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20100409

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20100430

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20140626

Year of fee payment: 12

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 50305275

Country of ref document: DE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20151103