EP3234344A1 - Einspritzdüse für kraftstoffe - Google Patents

Einspritzdüse für kraftstoffe

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EP3234344A1
EP3234344A1 EP15785135.3A EP15785135A EP3234344A1 EP 3234344 A1 EP3234344 A1 EP 3234344A1 EP 15785135 A EP15785135 A EP 15785135A EP 3234344 A1 EP3234344 A1 EP 3234344A1
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EP
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nozzle
nozzle needle
injection
pressure
fuel
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Robert Bosch GmbH
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    • F02M2547/001—Control chambers formed by movable sleeves

Definitions

  • the invention relates to an injection nozzle for fuels, as used for example for the injection of fuel into the combustion chambers of internal combustion engines.
  • Injectors for fuels in particular for the injection of fuel under high pressure in combustion chambers of internal combustion engines, have long been known from the prior art.
  • a fuel injector with an injection nozzle is known, wherein the injection nozzle has a nozzle body with a pressure chamber formed therein.
  • a piston-shaped nozzle needle is arranged longitudinally displaceable, which has at one end a sealing surface, with which it cooperates with a nozzle seat formed in the nozzle body for opening and closing at least one injection opening.
  • a control chamber is formed at the end opposite the nozzle seat, which can be filled with fuel under high pressure and in which via a control valve an alternating fuel pressure is adjustable, through which a closing force on the nozzle needle in the direction of the nozzle seat is exercisable ,
  • the pressure chamber is connected to a fuel storage, is kept in the fuel under high pressure to always supply the pressure chamber with fuel at a constant high pressure.
  • the sealing of the injection openings by the resting of the nozzle needle on the nozzle seat is the closed state of the injection nozzle there.
  • the nozzle needle is moved away from the nozzle seat in the longitudinal direction by the hydraulic pressure in the control chamber is lowered.
  • the hydraulic forces in the pressure chamber then move the nozzle needle away from the nozzle seat, and the injection openings are released from the nozzle needle, so that fuel is ejected from the pressure chamber through the injection openings. It is important for a clean injection that the nozzle needle very quickly removed from the nozzle seat.
  • a throttle gap is formed between the sealing surface of the nozzle needle and the nozzle seat, through which fuel flows from the pressure chamber only with reduced pressure to the injection openings, so that this fuel is only insufficiently atomized when it exits from the injection openings.
  • This so-called seat throttle area must therefore be kept as short as possible by a rapid movement of the nozzle needle in order to increase the effective injection pressure at the injection openings quickly to the level within the pressure chamber in order to achieve a good atomization of the fuel. Otherwise, insufficiently atomized fuel leads to insufficient combustion within the combustion chamber and thus to increased hydrocarbon emissions of the internal combustion engine.
  • the pressure in the control room can be lowered as quickly as possible.
  • the injector according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the fuel injection always takes place at high pressure and thus good atomization of the fuel by a rapid opening and closing of the nozzle needle at the beginning or end of the fuel injection and thus the pollutant emissions the internal combustion engine lowers.
  • the injection nozzle on a nozzle body in which a fuel-filled under high pressure pressure chamber is formed, in which a piston-shaped nozzle needle is arranged longitudinally movable.
  • the nozzle needle has at one end a sealing surface and at its opposite end an end face, wherein the nozzle needle cooperates with the sealing surface with a nozzle seat for opening and closing at least one injection opening.
  • a fillable with fuel under high pressure control space is available in which an alternating pressure is adjustable, which limits the nozzle needle with the end face, so that by the hydraulic pressure on the end face of the nozzle needle, a force can be exerted in the direction of the nozzle seat.
  • the nozzle needle has a longitudinal elastic portion having a longitudinal rigidity of less than 40,000 N / mm.
  • the effective opening speed of the nozzle needle can be significantly improved. Due to the compression of the nozzle needle caused by the high pressure in the control chamber, the elastic longitudinal section leads to a so-called snap action. Effect of the nozzle needle, which increases the actual opening speed and thus causes the sealing surface of the nozzle needle at the beginning of the opening movement compared to a known nozzle needle faster away from the nozzle seat. The same effect also occurs in the case of the closing movement of the nozzle needle, so that the speed of the sealing surface also increases as the nozzle needle approaches the nozzle seat and thus the seat throttle area is passed through more rapidly. For a more detailed explanation of this effect, reference is made to the description.
  • the longitudinal stiffness of the elastic portion is less than 20,000 N / mm, more preferably 12,000 to 16,000 N / mm. In these areas of longitudinal stiffness, the maximum effect is achieved without the stability of the nozzle needle and the manufacturability of the nozzle needle becomes technically problematic.
  • the longitudinally elastic portion is formed as a circular cylinder, wherein the material of the nozzle needle is preferably steel.
  • the longitudinally elastic, circular-cylindrical section preferably has a diameter of 1.3 to 2.0 mm, preferably between 1.4 and 1.6 mm.
  • the elastic modulus of the steel preferably has a value of
  • the cylindrical elastic longitudinal section has a length of 20 to 30 mm, preferably 25 to 27 mm. Such a length can be easily accommodated in the normal injection nozzles, as they are preferably used for fuel injectors, without the installation space of the nozzle must be increased compared to the previously known models.
  • the sealing surface of the nozzle needle has an annular sealing line, with which it rests on the nozzle seat in the closed state of the injection nozzle and seals the pressure chamber against the injection openings.
  • the sealing line has the same diameter as the diameter of the longitudinal elastic section, so that in this area of the nozzle needle no resulting hydraulic forces in the longitudinal direction be exerted on the nozzle needle by the fuel pressure within the pressure chamber.
  • upstream and downstream of the elastic longitudinal section there is in each case a guide section on the nozzle needle, with which the nozzle needle is guided in the radial direction in the pressure chamber.
  • These guide sections are formed for example by diameter expansions, wherein on the guide portions passages are formed, which ensure a throttle-free flow of fuel to the injection openings within the pressure chamber.
  • the nozzle needle is received with its end facing away from the sealing surface in a sleeve which limits the control chamber radially.
  • a closing spring is arranged under pressure bias between the sleeve and the nozzle needle in an advantageous manner, which exerts a closing force in the direction of the nozzle seat on the nozzle needle. The closing spring ensures that the nozzle needle remains in contact with the nozzle seat even when the internal combustion engine is switched off, thus preventing any dripping of fuel into the combustion chamber even in the absence of pressure in the control chamber.
  • a fuel injector for injecting fuel in a combustion chamber of an internal combustion engine is equipped with an injection nozzle according to one of the claims.
  • FIG. 1 a schematic representation of an injection nozzle according to the invention, together with the injection system shown schematically,
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the change in length of the nozzle needle during an injection process
  • FIG. 3 shows a diagram of the change in length of the nozzle needle during an injection process and the needle stroke as a function of time
  • Figure 4 shows the injection rate over time during an injection cycle compared to a conventional injector
  • Figure 5 in longitudinal section a likewise schematic representation of an injection nozzle according to the invention.
  • the fuel injector 100 has an injection nozzle 1, which comprises a nozzle body 2, in which a pressure chamber 4 is formed.
  • the pressure chamber 4 can be filled with fuel under high pressure.
  • fuel from a fuel tank 7 via a fuel line 15 of a high-pressure pump 16 is supplied, which compresses the fuel and the compressed fuel via a pressure line 17 a Hochbuchsammeiraum 19 supplies, in which the compressed fuel is kept. From the Hoch réellesam- melraum 19 goes according to the number of existing fuel injectors 100 from a high-pressure line 21, via which the pressure chamber 4 is filled with fuel under high pressure.
  • a piston-shaped nozzle needle 3 is arranged longitudinally displaceable, which is shown here highly schematically.
  • the nozzle needle 3 has a longitudinal elastic portion 25, which is symbolized here by a spring, but for example, consists of a tapered cylindrical portion of the nozzle needle 3.
  • the nozzle needle 3 has a sealing surface 6, with which the nozzle needle 3 with the nozzle seat 5, which at the combustion chamber end of the nozzle body
  • the sealing surface 6 facing away from the end of the nozzle needle 3 has an end face 9, which limits a control chamber 10.
  • the control chamber 10 can be filled with fuel at high pressure via an inlet throttle 13, which branches off from the high-pressure line 21.
  • the control chamber 10 is connected to an outlet throttle 14, which is connectable via a control valve 18 with a low pressure line 20, wherein the low pressure line 20 opens into the fuel tank 7 back. If the control valve 18 is in its open position, as shown in FIG.
  • control valve 18 is closed again, as a result of which the high fuel pressure which initially prevailed in the control chamber 10 builds up again and presses the nozzle needle 3 back into its closed position in contact with the nozzle seat 5 and thus the injection openings 8 closes.
  • FIG. 2a schematically illustrates the state of the nozzle needle 3 at different times of the injection cycle.
  • FIG. 2a schematically illustrates the state of the nozzle needle 3 at different times of the injection cycle.
  • Figure 2a the state of the nozzle needle 3 is shown at the beginning of the injection, in which the nozzle needle 3 is in its closed position in contact with the nozzle seat 5.
  • the nozzle needle 3 does not lie with its entire sealing surface 6 on the nozzle seat 5, but on the sealing surface 6, an annular sealing line 27 is formed to improve the tightness, which causes a substantially linear support of the sealing surface 6 on the nozzle seat 5. Since the surface below the sealing line 27 is not acted upon by the fuel pressure of the pressure chamber 4, there There is no or only an insignificant force on the sealing surface 6 below the sealing line 27th
  • the high fuel pressure in the control chamber 10 which may be more than 2,000 bar in modern injection systems, causes a hydraulic force F S1 on the end face 9 of the nozzle needle, which is symbolized in Figure 2a above by an arrow and the nozzle needle 3 is compressed. Due to the formation of the elastic portion 25 of the nozzle needle 3, the compression takes place mainly in this area. Since practically no fuel pressure is present below the sealing line 27, at most the pressure prevailing in the combustion chamber and leading to a force F d i results in an elastic compression of the nozzle needle 3 by a certain amount. Now, if the pressure in the control chamber 10 is reduced, the elastic portion 25 relaxes and leads to an extension of the nozzle needle 3 by an amount ⁇ /, as shown in Figure 2b. The force in the control chamber F S 2 decreases, while the counterforce F d 2 remains approximately the same, since the nozzle needle 3 is still in its closed position, that has not yet lifted from the nozzle seat 5.
  • the nozzle needle 3 is now compressed again, except for an extension A, which is reached at time t 2 .
  • the nozzle needle 3 is in its ballistic movement phase, ie it is on the one hand out of the seat throttle area and on the other hand has reached no mechanical stop: Hydraulic forces act both on the end face 9 and on the sealing surface 6 Just before the nozzle needle 3 has reached its maximum stroke h max , the control valve 18 closes, so that the pressure in the control chamber 10 increases again. Thereby, the movement of the nozzle needle 3 is braked in the opening direction and their direction of movement is reversed.
  • the nozzle needle 3 reaches a position at which seat throttling between the sealing surface 6 and the nozzle seat 5 leads to a marked reduction of the hydraulic force on the sealing surface 6.
  • the nozzle needle 3 lengthens again, which leads to an increase in the relative change in length ⁇ back to the value ⁇ 2 until the time, as shown in Figure 3.
  • the nozzle needle 3 again reaches its position on the nozzle seat 5, so that the nozzle needle 3 is compressed again by the rising pressure in the control chamber 10 and reaches its original length at time t 5 .
  • the pressure infiltration of the sealing surface 6 sets and upsetting the Nozzle needle 3, which happens in the figure 3 between the times and t 2 .
  • the dot-dash line 40 represents the course of the injection rate of the nozzle needle 3 according to the invention: At the beginning of the injection, the rate R increases much faster than in the known nozzle needle whose rate profile 42 is shown as a solid line. In the nozzle needle according to the invention, therefore, the maximum rate is reached faster, so that only a small amount of fuel reaches the injection openings with low pressure and is therefore insufficiently atomized.
  • This effect is at a longitudinal stiffness of the elastic portion of the nozzle needle, for example, 15,000 N / mm about 30 ⁇ when the nozzle needle of a common steel with a modulus of about 210,000 N / mm 2 and the diameter of the elastic portion 1.5 mm is at a length of 26 mm, wherein the longitudinal elastic portion is formed circular cylindrical.
  • the longitudinal stiffness is defined as follows:
  • the injection nozzle 1 has a nozzle body 2, in which a pressure chamber 4 is formed, which can be filled with fuel under high pressure as already shown in FIG.
  • the nozzle needle 3 is piston-shaped and has a first guide portion 30 and a second guide portion 31, with which the nozzle needle 3 is guided in the radial direction within the pressure chamber 4. Between the first guide portion 30 and the second guide portion 31, the longitudinal elastic portion 25 is formed, which has a diameter d and a length L.
  • the sealing surface 6 facing away from the nozzle needle 3 is guided with a cylindrical portion in a sleeve 23, the control chamber 10 in limited radial direction.
  • the sleeve 23 is pressed by the force of a closing spring 24 against a throttle plate 22, wherein the closing spring 24 is arranged under pressure bias between the sleeve 23 and a shoulder 36 of the nozzle needle 3 and thereby surrounds the nozzle needle 3.
  • a closing spring 24 is arranged under pressure bias between the sleeve 23 and a shoulder 36 of the nozzle needle 3 and thereby surrounds the nozzle needle 3.
  • an outlet arranged equal disc 37 Between the closing spring 24 and the shoulder 36 is an outlet arranged equal disc 37, the thickness of the compression bias of the closing spring 24 is adjustable.
  • a further elastic longitudinal portion 26 of the nozzle needle 3 which has a diameter c / j , which corresponds at least approximately to the diameter d of the elastic longitudinal section 25. Due to the further elastic longitudinal section 26, the overall stiffness of the nozzle needle 3 can be further reduced, if, for example, for reasons of space, the elastic longitudinal section 25 can not be manufactured in the necessary length.
  • the total longitudinal stiffness of the elastic longitudinal sections c tot is then if Ci and c 2 are the longitudinal stiffnesses of the two elastic sections 25, 26.
  • the total longitudinal stiffness c ges is preferably less than this
  • one or more bevels 33 and 34 are respectively attached to the outside of the guide sections 30, 31 on the first guide section 30 and the second guide section 31, so that an unthrottled fuel flow at the guide sections 30 , 31 can be done over in the direction of the injection openings 8.
  • the elastic longitudinal section 25 in the form of a circular cylinder with a reduced diameter, it is also possible to represent this elastic longitudinal section in a different manner, for example by a higher longitudinal elasticity is achieved by recesses in the nozzle needle.
  • the formation by a reduction in diameter is the simplest way to represent such a longitudinally elastic section without the manufacturing costs of the nozzle needle thereby increase significantly.

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Abstract

Einspritzdüse (1) für Kraftstoffe mit einem Düsenkörper (2), in dem ein mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbarer Druckraum (4) ausgebildet ist, in dem eine kolbenförmige Düsennadel (3) längsbeweglich angeordnet ist. An einem Ende der Düsennadel (3) ist eine Dichtfläche (6) und am gegenüberliegenden Ende eine Stirnfläche (9) ausgebildet, wobei die Dichtfläche (6) mit einem Düsensitz (5) zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Einspritzöffnung (8) zusammenwirkt. Ein mit Kraftstoff unter wechselndem Druck befüllbarer Steuerraum (10) wird von der Stirnfläche (9) der Düsennadel (3) begrenzt, so dass durch den hydraulischen Druck auf die Stirnfläche (9) eine Kraft in Richtung auf den Düsensitz (5) ausgeübt werden kann. Die Düsennadel (3) weist einen elastischen Längsabschnitt (25) auf, der eine Längssteifigkeit von weniger als 40.000 N/mm aufweist.

Description

Beschreibung Titel
Einspritzdüse für Kraftstoffe
Die Erfindung betrifft eine Einspritzdüse für Kraftstoffe, wie sie beispielsweise zur Einspritzung von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen Verwendung findet.
Stand der Technik
Einspritzdüsen für Kraftstoffe, insbesondere zur Einspritzung von Kraftstoff unter hohem Druck in Brennräume von Brennkraftmaschinen, sind seit langem aus dem Stand der Technik bekannt. So ist aus der DE 199 36 668 AI ein Kraftstoffinjektor mit einer Einspritzdüse bekannt, wobei die Einspritzdüse einen Düsenkörper mit einem darin ausgebildeten Druckraum aufweist. In dem Druckraum ist längsverschiebbar eine kolbenförmige Düsennadel angeordnet, die an einem Ende eine Dichtfläche aufweist, mit der sie mit einem im Düsenkörper ausgebildeten Düsensitz zusammenwirkt zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Einspritzöffnung. Zur Steuerung der Längsbewegung der Düsennadel ist an dem dem Düsensitz gegenüberliegenden Ende ein Steuerraum ausgebildet, der mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar ist und in dem über ein Steuerventil ein wechselnder Kraftstoffdruck einstellbar ist, durch den eine Schließkraft auf die Düsennadel in Richtung des Düsensitzes ausübbar ist. Der Druckraum ist mit einem Kraftstoffspeicher verbunden, in dem Kraftstoff unter hohem Druck vorgehalten wird, um den Druckraum stets mit Kraftstoff unter konstant hohem Druck zu versorgen.
Die Abdichtung der Einspritzöffnungen durch das Aufliegen der Düsennadel auf dem Düsensitz stellt den geschlossenen Zustand der Einspritzdüse da. Soll Kraftstoff in einen Brennraum eingespritzt werden, so wird die Düsennadel in Längsrichtung vom Düsensitz wegbewegt, indem der hydraulische Druck im Steuerraum abgesenkt wird. Die hydraulischen Kräfte im Druckraum bewegen daraufhin die Düsennadel vom Düsensitz weg, und die Einspritzöffnungen werden von der Düsennadel freigegeben, sodass Kraftstoff aus dem Druckraum durch die Einspritzöffnungen ausgespritzt wird. Dabei ist es für eine saubere Einspritzung wichtig, dass sich die Düsennadel sehr rasch vom Düsensitz entfernt. Tut sie dies nur langsam, so bildet sich zwischen der Dichtfläche der Düsennadel und dem Düsensitz ein Drosselspalt, durch den Kraftstoff aus dem Druckraum nur mit verringertem Druck zu den Einspritzöffnungen strömt, sodass dieser Kraftstoff nur unzureichend zerstäubt wird, wenn er aus den Einspritzöffnungen austritt. Dieser sogenannte Sitzdrosselbereich muss durch eine rasche Bewegung der Düsennadel also möglichst kurz gehalten werden, um den effektiven Einspritzdruck an den Einspritzöffnungen rasch auf das Niveau innerhalb des Druckraums zu erhöhen, um eine gute Zerstäubung des Kraftstoffs zu erreichen. Unzureichend zerstäubter Kraftstoff führt andernfalls innerhalb des Brennraums zu einer unzureichenden Verbrennung und damit zu erhöhten Kohlenwasserstoffemissionen der Brennkraftmaschine.
Zur Erhöhung der Nadelöffnungsgeschwindigkeit kann der Druck im Steuerraum möglichst rasch abgesenkt werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Ablaufdrossel, über die der Kraftstoff aus dem Steuerraum abströmen kann, im Verhältnis zur Zuströmdrossel, über die der Steuerraum mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllt wird, mit einem großem Strömungsquerschnitt ausgestaltet ist. Wenn der Steuerraum zusätzlich auch über die Ablaufdrossel befüllt wird, indem die Ablaufdrossel bei geschlossenem Steuerventil mit dem Hochdruck verbunden wird, führt jede Vergrößerung der Drosseln zu einem schnelleren Druckaufbau bzw. Druckabbau. Ein rascher Druckabfall bzw. Druckaufbau verschlechtert jedoch die Kleinstmengenfähigkeit des Einspritzventils, da die eingespritzte Kraftstoffmenge dadurch sehr empfindlich auf die Ansteuerdauer des Steuerventils reagiert. Dies bringt eine große Hub/Hub-Streuung mit sich, also eine größere stochastische Streuung der Einspritzmenge um den gewünschten Wert von Einspritzung zu Einspritzung. Darüber hinaus ist der Geschwindigkeit des Druckabfalls innerhalb des Steuer- raums eine gewisse Grenze dadurch gesetzt, dass die Düsennadel bei vielen Anwendungen im sogenannten ballistischen Betrieb betrieben wird, bei dem die Düsennadel keinen mechanischen Hubanschlag erreicht, sondern vor Erreichen eines Hubanschlags durch erneuten Druckanstieg innerhalb des Steuerraums abgebremst und in Richtung des Düsensitzes zurückbeschleunigt wird. Fällt der Druck im Steuerraum jedoch zu rasch ab, so kann dieser ballistische Betrieb nicht mehr realisiert werden, da die Düsennadel aufgrund ihrer großen Öffnungsgeschwindigkeit vorzeitig den mechanischen Hubanschlag erreicht.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Einspritzdüse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die Kraftstoffeinspritzung durch ein rasches Öffnen und rasches Schließen der Düsennadel zu Beginn bzw. Ende der Kraftstoffeinspritzung stets mit hohem Druck und damit guter Zerstäubung des Kraftstoffs erfolgt und somit die Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine senkt. Dazu weist die Einspritzdüse einen Düsenkörper auf, in dem ein mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbarer Druckraum ausgebildet ist, in dem eine kolbenförmige Düsennadel längsbeweglich angeordnet ist. Die Düsennadel weist an einem Ende eine Dichtfläche auf und an ihrem gegenüberliegenden Ende eine Stirnfläche, wobei die Düsennadel mit der Dichtfläche mit einem Düsensitz zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Einspritzöffnung zusammenwirkt. Weiterhin ist ein mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbarer Steuerraum vorhanden, in dem ein wechselnder Druck einstellbar ist, den die Düsennadel mit der Stirnfläche begrenzt, sodass durch den hydraulischen Druck auf die Stirnfläche der Düsennadel eine Kraft in Richtung auf den Düsensitz ausgeübt werden kann. Die Düsennadel weist einen elastischen Längsabschnitt auf, der eine Längssteifigkeit von weniger als 40.000 N/mm aufweist.
Durch die Ausbildung des elastischen Längsabschnitts kann die effektive Öffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel entscheidend verbessert werden. Der elastische Längsabschnitt führt aufgrund der durch den hohen Druck im Steuerraum verursachten Stauchung der Düsennadel zu einem sogenannten Schnapp- effekt der Düsennadel, der die eigentliche Öffnungsgeschwindigkeit erhöht und so dazu führt, dass sich die Dichtfläche der Düsennadel zu Beginn der Öffnungsbewegung im Vergleich zu einer bekannten Düsennadel schneller vom Düsensitz entfernt. Der gleiche Effekt ergibt sich auch bei der der Schließbewegung Dü- sennadel, sodass sich auch bei der Annäherung der Düsennadel an den Düsensitz die Geschwindigkeit der Dichtfläche erhöht und damit der Sitzdrosselbereich schneller durchfahren wird. Zur näheren Erläuterungen dieses Effekts wird auf die Beschreibung verwiesen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Längssteifigkeit des elastischen Abschnitts weniger als 20.000 N/mm, besonders bevorzugt 12.000 bis 16.000 N/mm. In diesen Bereichen der Längssteifigkeit wird der maximale Effekt erreicht, ohne dass die Stabilität der Düsennadel und die Fertigbarkeit der Düsennadel technisch problematisch wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der längselastische Abschnitt als kreisförmiger Zylinder ausgebildet, wobei das Material der Düsennadel vorzugsweise Stahl ist. Bevorzugt weist dabei der längselastische, kreiszylindrische Abschnitt einen Durchmesser von 1,3 bis 2,0 mm auf, bevorzugt zwischen 1,4 und 1,6 mm. Bevorzugt weist dabei das Elastizitätsmodul des Stahls einen Wert von
200.000 bis 230.000 N/mm2 auf, vorzugsweise 210.000 N/mm2.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der zylinderförmige elastische Längsabschnitt eine Länge von 20 bis 30 mm auf, vorzugsweise 25 bis 27 mm. Eine solche Länge lässt sich in den normalen Einspritzdüsen, wie sie vorzugsweise für Kraftstoffinjektoren verwendet werden, problemlos unterbringen, ohne dass der Bauraum der Düse gegenüber den bisher bekannten Modellen erhöht werden muss. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Dichtfläche der Düsennadel eine ringförmige Dichtlinie auf, mit der sie in geschlossenem Zustand der Einspritzdüse auf dem Düsensitz aufsitzt und den Druckraum gegen die Einspritzöffnungen abdichtet. Hierbei weist die Dichtlinie den gleichen Durchmesser auf wie der Durchmesser des längselastischen Abschnitts, sodass in diesem Be- reich der Düsennadel keine resultierenden hydraulischen Kräfte in Längsrichtung auf die Düsennadel ausgeübt werden durch den Kraftstoffdruck innerhalb des Druckraums.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung befindet sich stromaufwärts und stromabwärts des elastischen Längsabschnitts jeweils ein Führungsabschnitt an der Düsennadel, mit der die Düsennadel im Druckraum in radialer Richtung geführt ist. Diese Führungsabschnitte werden beispielsweise durch Durchmessererweiterungen gebildet, wobei an den Führungsabschnitten Durchlässe ausgebildet sind, die einen drosselfreien Kraftstofffluss zu den Einspritzöffnungen innerhalb des Druckraums sicherstellen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Düsennadel mit ihrem der Dichtfläche abgewandten Ende in einer Hülse aufgenommen, die den Steuerraum radial begrenzt. Dabei ist zwischen der Hülse und der Düsennadel in vorteilhafter Weise eine Schließfeder unter Druckvorspannung angeordnet, die eine Schließkraft in Richtung auf den Düsensitz auf die Düsennadel ausübt. Die Schließfeder sorgt dafür, dass die Düsennadel auch bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine in Anlage am Düsensitz bleibt und so ein Nachtropfen von Kraftstoff in den Brennraum auch bei fehlendem Druck im Steuerraum unterbleibt.
In vorteilhafter Weise ist ein Kraftstoffinjektor zur Einspritzung von Kraftstoff in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer Einspritzdüse nach einem der Ansprüche ausgestattet.
Zeichnung
In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Einspritzdüse dargestellt.
Es zeigt
Figur 1 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Einspritzdüse samt dem schematisch dargestellten Einspritzsystem,
Figur 2 eine schematische Darstellung der Längenänderung der Düsennadel während eines Einspritzvorgangs, Figur 3 ein Diagramm der Längenänderung der Düsennadel während eines Einspritzvorgangs und des Nadelhubs als Funktion der Zeit,
Figur 4 die Einspritzrate im zeitlichen Verlauf während eines Einspritzzyklus im Vergleich zu einer herkömmlichen Einspritzdüse und
Figur 5 im Längsschnitt eine ebenfalls schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Kraftstoffinjektor samt zugehörigem Einspritzsystem schematisch dargestellt. Der Kraftstoffinjektor 100 weist eine Einspritzdüse 1 auf, die einen Düsenkörper 2 umfasst, in dem ein Druckraum 4 ausgebildet ist. Der Druckraum 4 kann mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllt werden. Dazu wird Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 7 über eine Kraftstoff leitung 15 einer Hochdruckpumpe 16 zugeführt, die den Kraftstoff verdichtet und den verdichteten Kraftstoff über eine Druckleitung 17 einem Hochdrucksammeiraum 19 zuführt, in dem der verdichtete Kraftstoff vorgehalten wird. Vom Hochdrucksam- melraum 19 geht entsprechend der Anzahl der vorhandenen Kraftstoffinjektoren 100 eine Hochdruckleitung 21 ab, über die der Druckraum 4 mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllt wird.
Im Druckraum 4 ist eine kolbenförmige Düsennadel 3 längsverschiebbar angeordnet, die hier höchst schematisch dargestellt ist. Die Düsennadel 3 weist einen längselastischen Abschnitt 25 auf, der hier durch eine Feder symbolisiert ist, jedoch beispielsweise aus einem verjüngten zylindrischen Abschnitt der Düsennadel 3 besteht. Die Düsennadel 3 weist eine Dichtfläche 6 auf, mit der die Düsennadel 3 mit dem Düsensitz 5, der am brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers
2 ausgebildet ist, zusammenwirkt, sodass bei Anlage der Dichtfläche 6 auf dem Düsensitz 5 eine oder mehrere Einspritzöffnungen 8, die im Düsenkörper 2 ausgebildet sind, gegen den Druckraum 4 abgedichtet werden. Hebt die Düsennadel
3 in Längsrichtung vom Düsensitz 5 ab, so fließt Kraftstoff aus dem Druckraum 4 zwischen der Dichtfläche 6 und dem Düsensitz 5 hindurch zu den Einspritzöffnungen 8 und wird durch diese ausgespritzt.
Das der Dichtfläche 6 abgewandte Ende der Düsennadel 3 weist eine Stirnfläche 9 auf, die einen Steuerraum 10 begrenzt. Der Steuerraum 10 ist über eine Zulaufdrossel 13, die von der Hochdruckleitung 21 abzweigt, mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar. Darüber hinaus ist der Steuerraum 10 mit einer Ablaufdrossel 14 verbunden, die über ein Steuerventil 18 mit einer Niederdruckleitung 20 verbindbar ist, wobei die Niederdruckleitung 20 in den Kraftstofftank 7 zurück mündet. Befindet sich das Steuerventil 18 in seiner Öffnungsstellung, wie in Figur 1 dargestellt, so fließt Kraftstoff aus dem Steuerraum 10 über die Niederdruckleitung 20 in den Kraftstofftank 7, wobei die Zulaufdrossel 13 und die Ablaufdrossel 14 so aufeinander abgestimmt sind, dass bei geöffnetem Steuerventil 18 mehr Kraftstoff über die Ablaufdrossel 14 abfließt als im gleichen Zeitraum über die Zulaufdrossel 13 dem Steuerraum 10 nachfließt. Dadurch kommt es zu einem Druckabfall im Steuerraum 10 und entsprechend zu einer Minderung des hydraulischen Drucks auf die Stirnfläche 9, sodass durch den Kraftstoff druck im Druckraum 4 die Düsennadel 3 vom Düsensitz 5 wegbewegt wird und die Einspritzöffnungen 8 freigibt. Soll die Einspritzung beendet werden, so wird das Steuerventil 18 wieder geschlossen, wodurch sich der hohe Kraftstoffdruck, der anfänglich im Steuerraum 10 geherrscht hat, wieder aufbaut und die Düsennadel 3 zurück in ihre Schließstellung in Anlage an den Düsensitz 5 drückt und so die Einspritzöffnungen 8 verschließt.
Die Funktion des elastischen Abschnitts 25 ist wie folgt und soll auch anhand der Figur 2, die den Zustand der Düsennadel 3 schematisch zu verschiedenen Zeitpunkten des Einspritzzyklus darstellt, nachfolgend erläutert werden. In Figur 2a ist der Zustand der Düsennadel 3 zu Beginn der Einspritzung dargestellt, bei der die Düsennadel 3 in ihrer Schließstellung in Anlage am Düsensitz 5 ist. Die Düsennadel 3 liegt dabei nicht mit ihrer gesamten Dichtfläche 6 auf dem Düsensitz 5 auf, sondern an der Dichtfläche 6 ist zur Verbesserung der Dichtheit eine ringförmige Dichtlinie 27 ausgebildet, die eine im Wesentlichen linienförmige Auflage der Dichtfläche 6 auf dem Düsensitz 5 bewirkt. Da die Fläche unterhalb der Dichtlinie 27 nicht vom Kraftstoffdruck des Druckraums 4 beaufschlagt wird, gibt es keine oder nur eine unwesentliche Kraft auf die Dichtfläche 6 unterhalb der Dichtlinie 27.
Der hohe Kraftstoffdruck im Steuerraums 10, der bei modernen Einspritzsystemen mehr als 2.000 bar betragen kann, bewirkt eine hydraulische Kraft FS1 auf die Stirnseite 9 der Düsennadel, die in Figur 2a oben durch einen Pfeil symbolisiert ist und die die Düsennadel 3 zusammendrückt. Durch die Ausbildung des elastischen Abschnitts 25 der Düsennadel 3 erfolgt die Stauchung hauptsächlich in diesem Bereich. Da unterhalb der Dichtlinie 27 praktisch kein Kraftstoffdruck anliegt, allenfalls der Druck, der im Brennraum herrscht und zu einer Kraft Fdi führt, ergibt sich eine elastische Stauchung der Düsennadel 3 um einen gewissen Betrag. Wird nun der Druck im Steuerraum 10 abgebaut, so entspannt sich der elastische Abschnitt 25 und führt zu einer Verlängerung der Düsennadel 3 um einen Betrag Δ/, wie es in Figur 2b dargestellt ist. Die Kraft im Steuerraum FS2 verringert sich, während die Gegenkraft Fd2 etwa gleich bleibt, da die Düsennadel 3 noch in ihrer Schließstellung ist, d. h. noch nicht vom Düsensitz 5 abgehoben hat.
Hebt nun die Düsennadel 3 vom Düsensitz 5 ab, so wird die Dichtfläche 6 der Düsennadel 3 vom Kraftstoffdruck des Druckraums 3 unterwandert, sodass nun auch eine erhöhte hydraulische Kraft Fd3 auf die Dichtfläche 6 wirkt, wie in Figur 2c dargestellt. Gleichzeitig erhöht sich auch die Kraft S3 durch den Druck im Steuerraum, da der Kraftstoff von der Düsennadel 3 innerhalb des Steuerraums 10 komprimiert wird, wodurch die Düsennadel erneut gestaucht wird, diesmal durch eine hydraulische Kraft an beiden Enden, und sich wieder verkürzt. Die elastische Verkürzung der Düsennadel 3 ist nicht ganz so groß wie in der Schließstellung zu Beginn der Öffnungshubbewegung, da die hydraulische Kraft im Steuerraum FS3 und auch die hydraulische Kraft innerhalb des Druckraums 4 gegenüber dem geschlossenen Zustand etwas erniedrigt sind. Dies kommt vor allem daher, dass der Druck im Druckraum 4 durch das Öffnen der Düsennadel 3 und damit das Freigeben der Einspritzöffnungen 8 erniedrigt wird und gleichzeitig der statische Druck auf die Dichtfläche 6 durch die Strömung des Kraftstoffs zwischen der Dichtfläche 6 und dem Düsensitz 5 vermindert ist, was ebenfalls die hydraulische Kraft auf die Dichtfläche 6 erniedrigt. Bei der Schließbewegung der Düsennadel 3 auf den Düsensitz 5 zu kommt die Dichtfläche 6 in die Nähe des Düsensitzes 5, was den Kraftstofffluss und damit den Kraftstoff druck im Bereich der Dichtfläche 6 drosselt, sodass die hydraulische Kraft Fd4 deutlich abnimmt, wie in Figur 2d dargestellt. Durch das Wegfallen der hydraulischen Kraft auf die Unterseite der Düsennadel 3, d. h. auf die Dichtfläche 6, entspannt sich die Düsennadel 3 und verlängert sich wieder, wie in Figur 2d dargestellt. Sobald die Düsennadel 3 wieder ihre Ausgangslage erreicht, d. h. die Anlage am Düsensitz 5, baut sich der Ausgangsdruck im Steuerraum 10 wieder auf und damit wird die hydraulische Kraft FS5, wie in Figur 2e dargestellt, wieder maximal und verkürzt die Düsennadel 3 auf ihre Ausgangslänge, wobei die Verkürzung hauptsächlich im elastischen Abschnitt 25 geschieht.
Das dargestellte zyklische Stauchen und Entspannen der Düsennadel 3 in Längsrichtung durch den elastischen Abschnitt 25 bewirkt eine zusätzliche Beschleunigung der Dichtfläche 6 beim Abheben vom Düsensitz 5. Hierzu ist in Figur 3 die Verlängerung der Düsennadel ΔΙ und der Hub der Düsennadel h im zeitlichen Verlauf dargestellt. Zum Zeitpunkt t0 wird das Steuerventil 18 geöffnet, sodass der Druck im Steuerraum 10 einbricht und sich die hydraulische Kraft auf die Stirnfläche 9 der Düsennadel 3 verringert. Dadurch verlängert sich die Düsennadel 3 um die Länge ΔΙ2, die zum Zeitpunkt erreicht wird. Sobald sich die Düsennadel 3 völlig entspannt hat, d. h. ihre maximale Verlängerung erreicht hat, beginnt die eigentliche Öffnungsbewegung der Düsennadel, d. h. die Dichtfläche 6 bewegt sich vom Düsensitz 5 weg und gibt die Einspritzöffnungen 8 frei. Durch die oben dargestellten hydraulischen Verhältnisse wird nun die Düsennadel 3 wieder zusammengestaucht, bis auf eine Verlängerung A , was zum Zeitpunkt t2 erreicht ist. In diesem Zustand und bis zum Zeitpunkt £3 befindet sich die Düsennadel 3 in ihrer ballistischen Bewegungsphase, d. h. sie ist einerseits aus dem Sitzdrosselbereich heraus und andererseits an keinem mechanischen Anschlag angelangt: Sowohl auf die Stirnfläche 9 als auch auf die Dichtfläche 6 wirken hydraulische Kräfte innerhalb des Druckraums 4 bzw. des Steuerraums 10. Kurz bevor die Düsennadel 3 ihren maximalen Hub hmax erreicht hat, schließt das Steuerventil 18, sodass der Druck im Steuerraum 10 erneut ansteigt. Dadurch wird die Bewegung der Düsennadel 3 in Öffnungsrichtung gebremst und ihre Bewegungsrichtung kehrt sich um. Zum Zeitpunkt £3 erreicht die Düsennadel 3 eine Position, bei der die Sitzdrosselung zwischen der Dichtfläche 6 und dem Düsensitz 5 zu einer merklichen Verminderung der hydraulischen Kraft auf die Dichtfläche 6 führt. Dadurch längt sich die Düsennadel 3 erneut, was zu einer Zunahme der relativen Längenänderung ΔΙ wieder auf den Wert ΔΙ2 bis zum Zeitpunkt führt, wie in Figur 3 dargestellt.
Zum Zeitpunkt erreicht die Düsennadel 3 auch wieder ihre Anlage am Düsensitz 5, sodass die Düsennadel 3 durch den steigenden Druck im Steuerraum 10 wieder gestaucht wird und ihre Ursprungslänge zum Zeitpunkt t5 erreicht. Gegenüber einer bekannten Düsennadel und ihrer Öffnungshubbewegung, die ausschließlich durch den hydraulischen Druck innerhalb des Steuerraums bestimmt wird, ergibt sich letztlich folgender Effekt: Sobald die Düsennadel 3 ihre Öffnungshubbewegung beginnt, d. h. vom Düsensitz 5 abhebt, setzt die Druckunterwanderung der Dichtfläche 6 ein und staucht die Düsennadel 3, was in der Fi- gur 3 zwischen den Zeitpunkten und t2 geschieht. Diese Stauchung der Düsennadel 3 und damit ihre Verkürzung addiert sich zur Öffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel, sodass sich die Dichtfläche 6 schneller als der Gesamtschwerpunkt der Düsennadel 3 vom Düsensitz 5 wegbewegt. Dadurch steigt die Einspritzrate zu Beginn der Einspritzung schneller an, als dies bei einer normalen Düsennadel 3 der Fall ist. Um dies zu illustrieren, ist in Figur 4 die Einspritzrate R über der Zeit t während einer Einspritzung schematisch dargestellt. Die strichpunktierte Linie 40 stellt den Verlauf der Einspritzrate der erfindungsgemäßen Düsennadel 3 dar: Zu Beginn der Einspritzung steigt die Rate R sehr viel rascher an als bei der bekannten Düsennadel, deren Ratenverlauf 42 als durchgezogene Linie dargestellt ist. Bei der erfindungsgemäßen Düsennadel wird also die Maximalrate schneller erreicht, sodass nur wenig Kraftstoff mit geringem Druck zu den Einspritzöffnungen gelangt und dadurch unzureichend zerstäubt wird.
Der erfindungsgemäße Effekt kann auch wie folgt erklärt und quantifiziert wer- den: Bricht der Druck im Steuerraum 10 ein, so bewegt sich die Stirnfläche 9 der
Düsennadel 3 in den Steuerraum hinein, ohne dass sich die Dichtfläche 6 vorerst bewegt. Dieser Effekt beträgt bei einer Längssteifigkeit des elastischen Abschnitts der Düsennadel von beispielsweise 15.000 N/mm etwa 30 μηη, wenn die Düsennadel aus einem gebräuchlichen Stahl mit einem Elastizitätsmodul von et- wa 210.000 N/mm2 besteht und der Durchmesser des elastischen Abschnittes 1,5 mm beträgt bei einer Länge von 26 mm, wobei der längselastische Abschnitt kreiszylindrisch ausgebildet ist. Sobald die Längung der Düsennadel 3 abgeschlossen ist, bewegt sich die Dichtfläche 6 vom Düsensitz 5 weg mit einer gewissen Öffnungsgeschwindigkeit. Durch die Druckunterwanderung der Dichtfläche 6 wird nun die Düsennadel 3 erneut gestaucht, sodass sich die elastische Verformung der Düsennadel 3 zur Bewegungsgeschwindigkeit der Düsennadel 3 addiert. Die Dichtfläche 6 bewegt sich also rascher vom Düsensitz 5 weg, als sie dies ohne den elastischen Abschnitt 25 tun würde.
Die Längssteifigkeit ist wie folgt definiert:
Allgemein gilt für die Dehnung εχ in Längsrichtung der Düsennadel (hier: x- Richtung) εχ = E"1 · [σχ - v · (ay + σζ)]
Hierbei sind σχ, ay und σζ die Spannungen in der jeweiligen Raumrichtung, v die Poisson-Zahl und E der Elastizitätsmodul. Für die nachfolgende Betrachtung kann der Dehnungsbeitrag durch den hydrostatischen Druck im Druckraum (Spannungen ay und σζ) jedoch vernachlässigt werden, da dieser Beitrag während des gesamten Einspritzzyklus praktisch unverändert bleibt. Die obige Beziehung vereinfacht sich dann analog zu einer unidirektionaler Belastung zu σ = E · ε
Bei der folgenden Betrachtung wird von einem längselastischen Abschnitt ausgegangen, der aus einem massiven zylindrischen Abschnitt der Düsennadel besteht, mit einem Durchmesser d, einem Querschnitt A und einer Länge L. Ersetzt man die Spannungen σ der obigen Gleichung durch F/A, so ergibt sich
Fl A = E · ε
Die Dehnung ε ist als Quotient aus der relativen Längenänderung AL und der Gesamtlänge L des Abschnitts gegeben, also ε = AL/L. Setzt man beides ineinander ein, so ergibt sich
F / A = E - AL / L oder
F = E · A I L■ AL
Der Proportionalitätsfaktor zwischen der Kraft F und der relativen Längenänderung AL wird als Längssteifigkeit c bezeichnet, die damit durch folgende Beziehung gegeben ist: c = F/ AL = E - A / L
Setzt man den für Stahl typischen Wert von E = 210.000 N/mm2 ein und einen Durchmesser d des längselastischen Abschnitts 25 von 1,5 mm und eine Länge L von 26 mm, so ergibt sich eine Längssteifigkeit von c = 210.000 N/mm2 · π/4 · (1,5 mm)2 / 26 mm * 14.300 N/mm
Gute Effekte werden aber auch schon bei einer höheren Längssteifigkeit c erreicht, wobei die Längssteifigkeit c allerdings geringer als 40.000 N/mm sein sollte, damit ein Effekt bei einer Einspritzdüse zu beobachten ist.
In Figur 5 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einspritzdüse 1 dargestellt, wobei identische Bauteile die gleichen Bezugsziffern tragen wie in Figur 1. Die Einspritzdüse 1 weist einen Düsenkörper 2 auf, in dem ein Druckraum 4 ausgebildet ist, der mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar ist, wie schon in Figur 1 dargestellt. Die Düsennadel 3 ist kolbenförmig ausgeführt und weist einen ersten Führungsabschnitt 30 und einen zweiten Führungsabschnitt 31 auf, mit der die Düsennadel 3 in radialer Richtung innerhalb des Druckraums 4 geführt ist. Zwischen dem ersten Führungsabschnitt 30 und dem zweiten Führungsabschnitt 31 ist der elastische Längsabschnitt 25 ausgebildet, der einen Durchmesser d aufweist und eine Länge L. Der Dichtfläche 6 abgewandt ist die Düsennadel 3 mit einem zylindrischen Abschnitt in einer Hülse 23 geführt, die den Steuerraum 10 in radialer Richtung begrenzt. Die Hülse 23 wird dabei durch die Kraft einer Schließfeder 24 gegen eine Drosselscheibe 22 gedrückt, wobei die Schließfeder 24 unter Druckvorspannung zwischen der Hülse 23 und einem Absatz 36 der Düsennadel 3 angeordnet ist und dabei die Düsennadel 3 umgibt. Zwischen der Schließfeder 24 und dem Absatz 36 ist eine Aus- gleichsscheibe 37 angeordnet, über deren Dicke die Druckvorspannung der Schließfeder 24 einstellbar ist.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich zwischen dem Führungsabschnitt 103 der Düsennadel 3 und dem Absatz 36 ein weiterer elastischer Längsabschnitt 26 der Düsennadel 3, der einen Durchmesser c/j aufweist, der zumindest näherungsweise dem Durchmesser d des elastischen Längsabschnitts 25 entspricht. Durch den weiteren elastischer Längsabschnitt 26 kann die Gesamtsteifigkeit der Düsennadel 3 weiter erniedrigt werden, falls beispielsweise aus Platzgründen der elastische Längsabschnitt 25 nicht in der notwendigen Länge gefertigt werden kann.
Die Gesamt- Längssteif igkeit der elastischen Längsabschnitte cges beträgt dann wenn Ci und c2 die Längssteifigkeiten der beiden elastischen Abschnitte 25, 26 sind. Dabei liegt die Gesamt- Längssteif igkeit cges vorzugsweise unter
20.000 N/mm.
Zur Sicherung des Kraftstoffflusses innerhalb des Druckraums 4 in Richtung der Einspritzöffnungen 8 sind am ersten Führungsabschnitt 30 und am zweiten Führungsabschnitt 31 jeweils eine oder mehrere Anschliffe 33 bzw. 34 an der Außenseite der Führungsabschnitte 30, 31 angebracht, sodass ein ungedrosselter Kraftstofffluss an den Führungsabschnitten 30, 31 vorbei in Richtung der Einspritzöffnungen 8 erfolgen kann.
Neben der Ausbildung des elastischen Längsabschnitts 25 in Form eines Kreiszylinders mit verringertem Durchmesser ist es auch möglich, diesen elastischen Längsabschnitt in anderer Weise darzustellen, beispielsweise indem durch Ausnehmungen in der Düsennadel eine höhere Längselastizität erreicht wird. Die Ausbildung durch eine Durchmesserverringerung ist jedoch die einfachste Art, einen solchen längselastischen Abschnitt darzustellen, ohne dass die Fertigungskosten der Düsennadel dadurch nennenswert steigen.

Claims

Ansprüche
1. Einspritzdüse (1) für Kraftstoffe mit einem Düsenkörper(2), in dem ein mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbarer Druckraum (4) ausgebildet ist, in dem eine kolbenförmige Düsennadel (3) längsbeweglich angeordnet ist, an deren einen Ende eine Dichtfläche (6) und am gegenüberliegenden Ende eine Stirnfläche (9) ausgebildet ist, wobei die Dichtfläche (6) mit einem Düsensitz (5) zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Einspritzöffnung (8) zusammenwirkt, und mit einem mit Kraftstoff unter wechselndem Druck befüll- baren Steuerraum (10), den die Düsennadel (3) mit der Stirnfläche (9) begrenzt, so dass durch den hydraulischen Druck auf die Stirnfläche (9) eine Kraft in Richtung auf den Düsensitz (5) ausgeübt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (3) einen elastischen Längsabschnitt (25) aufweist, der eine Längssteifigkeit von weniger als 40.000 N/mm aufweist.
2. Einspritzdüse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Längsabschnitt (25) der Düsennadel (3) eine Steifigkeit (c) von weniger als 20.000 N/mm aufweist, vorzugsweise von 12.000 bis 16.000 N/mm, besonders bevorzugt 14.000 bis 16.000 N/mm.
3. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Längsabschnitt (25) eine kreiszylindrische Form aufweist.
4. Einspritzdüse (1) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (3) aus einem Stahl gefertigt ist und der elastische Längsabschnitt (25) einen Durchmesser (d) von 1,3 mm bis 2,0 mm aufweist, vorzugsweise 1,4 mm bis 1,6 mm.
5. Einspritzdüse (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl einen Elastizitätsmodul von 200.000 bis 230.000 N/mm2 aufweist, vorzugsweise zumindest näherungsweise 210.000 N/mm2.
6. Einspritzdüse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Längsabschnitt (25) eine Länge (L) von weniger als 30 mm aufweist, vorzugsweise eine Länge (L) von 15 bis 28 mm.
7. Einspritzdüse (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein elastischer Längsabschnitt (25; 26) vorgesehen ist, wobei jeder elastische Längsabschnitt (25; 26) eine Länge (L) von weniger als 30 mm aufweist.
8. Einspritzdüse (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ge- samtsteifigkeit der elastischen Längsabschnitte (25; 26) weniger als
20.000 N/mm beträgt.
9. Einspritzdüse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (6) der Düsennadel (3) eine ringförmige Dichtlinie (27) aufweist, mit der sie im geschlossenen Zustand der Einspritzdüse (1) auf dem Düsensitz (5) aufsitzt und den Druckraum (4) gegen die Einspritzöffnungen (8) abdichtet.
10. Einspritzdüse (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (6) der Düsennadel (3) eine ringförmige Dichtlinie (27) aufweist, mit der sie im geschlossenen Zustand der Einspritzdüse (1) auf dem Düsensitz (5) aufsitzt und den Druckraum (4) gegen die Einspritzöffnungen (8) abdichtet und der Durchmesser (d) des elastischen Längsabschnitts (25) zumindest näherungsweise gleich dem Durchmesser (dD) der ringförmigen Dichtlinie (27) ist.
11. Einspritzdüse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts und stromabwärts des elastischen Längsabschnitts (25) jeweils ein Führungsabschnitt (30; 31) an der Düsennadel (3) ausgebil- det ist, mit der die Düsennadel (3) im Druckraum (4) in radialer Richtung geführt ist.
12. Einspritzdüse (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an den Führungsabschnitten (30; 31) Durchlässe (33; 34) ausgebildet sind, die einen drosselfreien Kraftstofffluss zu den Einspritzöffnungen (8) innerhalb des Druckraums (4) sicherstellen.
13. Einspritzdüse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das der Dichtfläche (6) abgewandte Ende der Düsennadel (3) in einer Hülse (23) aufgenommen ist, die den Steuerraum (10) radial begrenzt.
14. Einspritzdüse (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hülse (23) und der Düsennadel (3) eine Schließfeder (24) unter Druckvorspannung angeordnet ist, das eine Kraft in Richtung auf den Düsensitz (5) auf die Düsennadel (3) ausübt.
15. Kraftstoffinjektor (100) zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, der eine Einspritzdüse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 umfasst.
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