WO2004003375A1 - Einrichtung zur dämpfung des nadelhubes an kraftstoffinjektoren - Google Patents

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WO2004003375A1
WO2004003375A1 PCT/DE2003/001162 DE0301162W WO2004003375A1 WO 2004003375 A1 WO2004003375 A1 WO 2004003375A1 DE 0301162 W DE0301162 W DE 0301162W WO 2004003375 A1 WO2004003375 A1 WO 2004003375A1
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WO
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pressure
chamber
nozzle
injection device
fuel injection
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PCT/DE2003/001162
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Martin Kropp
Hans-Christoph Magel
Manfred Mack
Christian Grimminger
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Robert Bosch Gmbh
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Priority to EP03732208A priority patent/EP1520097B1/de
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    • 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 to supply the combustion chambers of self-igniting internal combustion engines with fuel.
  • accumulator injection systems are also used as fuel injection systems.
  • Accumulator injection systems (common rail) advantageously allow the injection pressure to be adapted to the load and speed. In order to achieve high specific outputs and to reduce the emissions of the internal combustion engine, the highest possible injection pressure is generally required.
  • EP 0 562 046 B1 discloses an actuating and valve arrangement with damping for an electronically controlled injection unit.
  • the actuation and valve arrangement for a hydraulic unit has an electrically excitable electromagnet with 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, the first surface of the armature facing the stator.
  • a valve is provided which is connected to the armature.
  • the valve is capable of delivering hydraulic actuating fluid to the injector from a sump.
  • a damping fluid can be collected or discharged from one of the cavities of the electromagnet arrangement there.
  • 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 charged via a high pressure source;
  • the fuel injection device according to DE 101 23 910.6 comprises a pressure intensifier, which has a movable pressure intensifier piston, which separates a space that can be connected to the high pressure source from a high pressure space that is connected to the fuel injector.
  • the fuel pressure in the high-pressure chamber can be varied by infecting a rear chamber of the pressure booster with fuel or by emptying this rear chamber of fuel.
  • the fuel injector comprises a movable closing piston for opening or closing the injection openings facing the combustion chamber.
  • the locking piston protrudes into a closing pressure chamber so that it can be pressurized with fuel. A force acting on the locking piston in the closing direction is thereby achieved.
  • the closing pressure space and a further space are formed by a common work space, with all partial areas of the work space being permanently connected to one another for the exchange of fuel.
  • a precision component such as, for example, a needle lift damper piston
  • the function of the needle lift damping being represented by a flow through the nozzle needle spring chamber.
  • the manufacturing outlay can be significantly reduced, and on the other hand, by reducing the needle opening speed, the small quantity capability of the fuel injector is considerably improved.
  • a separate precision component in the form of a needle lift damper piston is not required for this. 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 work space.
  • the needle opening speed can be set by dimensioning the flow cross-sections and the throttle section lengths of the inlet and outlet throttles.
  • the closing speed of the nozzle needle is essentially determined by the cross-sectional area of the outlet throttle. In principle, this makes it possible to set the opening and closing speed of the nozzle needle independently of one another by dimensioning the inlet and outlet throttle and thus on the one hand a slow opening of the injection valve element, for example a nozzle needle, and on the other hand a quick closing of the injection valve element of the force reach injector.
  • a rapid closing of the injection valve member of a fuel projector enables an improvement in the emission values of a self-igniting internal combustion engine.
  • a quick closing of the injection valve member ensures that a precisely defined end time of the injection can be maintained, so that after this an injection of fuel into the combustion chamber is omitted, which can no longer be implemented during combustion and is contained in the exhaust gas as unburned fuel and its HC content is influenced extremely negatively.
  • An advantageous embodiment is given in that the filling of a high-pressure chamber of a pressure booster can take place via the throttle points without an additional check valve. This allows both the needle lift damper and the valve to rest the high-pressure chamber to be constructed with little design effort.
  • control of the fuel injection device can take place via a 2/2-way valve. This permits a cost-effective overall construction, in which case pressure equalization can be achieved either via a filling throttle or a pressure relief valve.
  • a pressure-controlled opening of the injection valve member can be achieved, which takes place at a speed that enables good atomization of the fuel during the injection into the combustion chamber.
  • 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 can be influenced hydraulically, favors the small quantities during pre and post injection of the fuel injector and prevents fuel gases from being blown back into the seat area of the injection valve member, e.g. a nozzle needle.
  • a nozzle module with needle stroke damping of the fuel injector preferably comprises a flat seat that can be manufactured using simple processing steps. Lim to ensure high strength and to create few high-pressure sealing surfaces, the flat seat is carried out on the spring chamber gi ⁇ .
  • a sensor disc and a sensor bolt can both the movement of the injection valve member and the peak injection pressure reached are measured.
  • the support of the valve pin can be spherically ground on the nozzle side or on the sensor pin side in order to realize a dynamic seat adjustment.
  • FIG. 1 shows a first embodiment variant of a needle stroke damping via a nozzle spring chamber that can be filled or relieved of pressure by an inlet / outlet throttle
  • FIG. 2 shows a further embodiment variant of a needle stroke damping with a return line in the nozzle spring chamber in a work chamber of a pressure intensifier connected to it,
  • FIG. 3 shows a variant of a needle stroke damping with pressure relief valve
  • FIG. 4 shows a further embodiment variant of a needle stroke damping, as shown in FIG. 3, in which the pressure relief valve according to FIG. 3 is replaced by a throttle point,
  • FIG. 5 shows the longitudinal section through an injector with needle stroke damping
  • FIG. 6.1 the needle stroke damping above the injection valve element on an enlarged scale
  • FIG. 6.2 shows the detail denoted by S in FIG. 6.1 on an enlarged scale
  • FIG. 7.1 shows a section through an injector body with an injection valve member, which has a sensor bolt arranged between it and a valve piston,
  • FIG. 7.2 shows the detail V from the illustration according to FIG. 7.1 on an enlarged scale
  • FIG. 8.1 the graphic representation of a flat seat on the valve pin above one or 8.2 injection valve member
  • FIG. 9 shows the longitudinal section through a fuel projector with a sensor arrangement in the region of a stroke damping device.
  • FIG. 1 shows a first embodiment variant of a needle stroke damping by means of a nozzle spring chamber that can be filled or relieved of pressure by inlet / outlet throttles.
  • the fuel injection device shown in Figure 1 comprises a fuel injector 1, which is acted upon by a high-pressure fuel chamber under high pressure.
  • the fuel injection device according to FIG. 1 includes a metering valve 6, which in the embodiment variant shown in FIG. 1 is designed as a 3/2-way valve.
  • the fuel injector 1 contains an injector body 3, on the combustion chamber end of which 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, which is indicated schematically here.
  • the fuel injector shown in FIG. 1 comprises a pressure intensifier 5, which has a working chamber 10 and a control chamber 11. Via a line 9, which extends from the high-pressure storage chamber 2 to the injector body 3 of the fuel injector 1, the working chamber 10 of the pressure booster 5 is pressurized with fuel under high pressure.
  • the working space 10 and the control space 11 are separated from one another by a piston 12.
  • the piston 12 comprises a first partial piston 13 with a larger diameter and a second partial piston 14 with a smaller diameter than the first partial piston 13, the end face of which acts on a high-pressure chamber 15 of the pressure intensifier 5.
  • the injector body 3 there is an annular stop 16, 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 piston 12 of the pressure booster 5 can be returned to its starting position by means of the return spring 17.
  • the pressure intensifier 5 is assigned the metering valve 6, which is acted upon by the working chamber 10 of the pressure intensifier 5 via a feed line 19 and, in the switching position shown in FIG. 1, connects the feed line 19 to a control line 20, which in turn is in the control chamber 11 of the pressure intensifier 5 below the first partial piston 13 of the piston 12 opens.
  • a return pressure 8 on the low-pressure side branches off from the metering valve 6, in which, with a corresponding change in the switching position on the metering valve 6, the control chamber 11 can be relieved of pressure in an opposite flow direction via the control line 20.
  • a fuel inlet 21 extends from the compression chamber 15 of the pressure booster 5 without the interposition of a non-return valve to a nozzle chamber 22 formed in the nozzle body 4.
  • the nozzle chamber 22 encloses an injection valve member 29 that can be designed as a nozzle needle, for example.
  • the fuel flows from the nozzle chamber 22 along an annular gap designated by reference number 33 in Direction towards the nozzle needle tip 34, which, in the stroke position shown in FIG. 1, closes injection openings 36 projecting into a combustion chamber 7 of a self-igniting internal combustion engine.
  • the injection valve member 29 is pressurized on its end face 30 via a nozzle control chamber 25.
  • the nozzle chamber 25 shown in the embodiment variant of the fuel injector according to FIG.
  • nozzle control chamber 25 can be acted upon independently of the nozzle chamber 22, but also via the compression chamber 15 of the pressure booster 5.
  • an inlet 23 to the nozzle control chamber 25 is provided from the compression space, which contains an inlet throttle point 24.
  • the nozzle control chamber 25 is connected to the control chamber 11 of the pressure booster 5 via a connecting line 26, which contains an outlet throttle point 27.
  • a closing spring element 28 is received within the nozzle control chamber 25 and 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 designed as an essentially cylindrical body, the end face 32 of which lies opposite the inlet throttle point 24 and closes the inlet throttle point 24 at maximum stroke of the injection valve member 29, so that a leakage current via the throttles 24, 27 occurs only during the short opening phase of the injection valve member 29.
  • the nozzle control chamber 25, which acts on the injection valve member 29, is flowed through by the compression chamber 15 via the inlet throttle point 24 and via 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 essentially determined 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 point 27.
  • the opening or closing speed of the injection valve member 29 can thereby be specified independently of one another, in particular a slow opening of the inlet achieve spray valve member 29 and a quick closing of the same regardless of the respective setting of the other speed.
  • Rapid closing of the injection valve member 29, which is preferably designed as a nozzle needle, is very important with regard to improving the emission values of a self-igniting internal combustion engine.
  • the quantity characteristics in ballistic needle operation can be kept flat, which increases the accuracy of the measurement.
  • the latter is freely movable between the respective extreme stops.
  • the metering valve 6 designed as a 3/2-way valve is not activated and there is no injection.
  • the pressure present in the high-pressure storage chamber 2 is present in the working chamber 10 of the pressure intensifier 5, further via the feed line 19 at the metering valve 6, via this and the control line 20 in the control chamber 11 of the pressure intensifier 5, furthermore via the connecting line 26 in the nozzle spring chamber 25 the pressure level prevailing in the high-pressure storage chamber 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 the compression chamber 15 for filling it.
  • the metering of the fuel is carried out by relieving the pressure in the control chamber 11 of the pressure intensifier 5.
  • the metering valve 6 is activated and the control chamber 11 of the pressure intensifier 5 is separated from the system pressure supply, ie from the high-pressure storage chamber 2, and connected to the low-pressure return 8 , As a result, the pressure in the working chamber 10 of the pressure booster 5 drops, as a result of which the piston 12 is activated and pressure builds up in the compression chamber 15 of the pressure booster 5.
  • the injection valve member 29 closes the connection from the compression space 15 to the nozzle spring space 25, since the end face 32 of the stroke limiter 31 bears against the ceiling of the nozzle spring space 25 and thus closes the connection 23 to the compression space 15.
  • the opening speed of the injection valve member 29 can accordingly be set and predefined via the ratio of the throttling points 23 and 24.
  • the injection is terminated by switching the metering valve 6 again, which can be designed both as a solenoid valve and also containing a piezo actuator. Directly controlled valves or servo valves can also be used as metering valves 6.
  • the control chamber 11 of the pressure booster 5 and the nozzle spring chamber 25 are separated from the low-pressure return 8 and the pressure level prevailing in the high-pressure storage chamber 2 is again applied.
  • this pressure level builds up again, ie the pressure level in the high-pressure storage chamber 2.
  • the pressure in the compression chamber 15 and in the control chamber 22, which act on the injection valve member 29, now drops to the pressure level prevailing in the high-pressure storage chamber 2.
  • the piston 12 of the pressure booster 5 is returned to its starting position by the return spring 17, the compression space 15 being refilled with fuel via the line 23, which is now flowed through in the opposite direction, via the inlet throttle point 24.
  • the solution proposed according to the invention realizes a needle lift damper through a flow through the nozzle spring chamber 25.
  • the opening speed of the injection valve member 29 can be reduced and thus the small-volume capability of the fuel injector 1 can be improved without the need for an additional precision component in the form of a damping piston.
  • the opening speed of the injection valve member 29 is determined via the cross-sectional relationships of the inlet throttle point 24 or the outlet throttle point 27, while the closing speed thereof is determined by the design of the cross-sectional area of the outlet throttle point 27.
  • the opening and closing speeds of the injection valve member 29 can thus be set independently of one another, which in particular means a slow needle opening, i.e. favoring the small-quantity capability, and fast closing, i.e.
  • the solution proposed according to the invention can also be used to perform multiple injections in close succession without restriction.
  • a throttle point can be arranged in the line 9 between the high-pressure storage space 2 and the working space 10 of the pressure booster 5 at the connection on the high-pressure storage side.
  • a non-return throttle valve could also be used.
  • the proposed needle stroke damping can be realized in an advantageous manner even with difficult, ie limited installation space, since no additional components are required.
  • the proposed needle stroke damping can also be used on a fuel injector 1 which contains a vario register injection nozzle, ie a plurality of injection cross sections 36, for example designed as concentric bolt circles, at the end of the nozzle body 4 on the combustion chamber side.
  • a vario register nozzle a coaxial nozzle needle can be inserted. are set, which can include two nozzle needles that open and close independently of one another.
  • FIG. 2 shows a further embodiment variant of a needle stroke damping with a return line from the nozzle spring chamber into a work chamber of a pressure intensifier connected to it.
  • the embodiment variant of a needle-stroke damper shown in FIG. 2 without additional precision components in the form of damping pistons differs from the embodiment variant of the solution according to the invention shown in FIG. 1 essentially in that the nozzle chamber 25 of the injection valve member 29 in this embodiment variant has a connecting line 40 between the nozzle spring chamber 25 and the Working space 10 of the pressure intensifier 5 can be connected.
  • the outlet throttle point 27 is integrated in the connecting line 40 to the working space 10 of the pressure booster 5.
  • the control volume is discharged from the nozzle spring chamber 25 via the outlet throttle point 27 via the connecting line 26 into the control chamber 11 of the pressure booster 5 and from there via the control line 20 in the opposite direction of flow into the return 8 on the low-pressure side, at In the embodiment variant of the needle-stroke damper shown in FIG. 2, the control quantity is diverted from the nozzle spring chamber 25 via the outlet throttle point 27 into the working chamber 10 of the pressure intensifier 5.
  • the metering valve 6 is also designed as a 3/2-way valve, be it as a solenoid valve or as a piezo actuator.
  • the metering valve 6 can be designed analogously to the illustration in FIG. 1 as a directly actuated valve or as a servo valve.
  • the pressure intensifier 5 is accommodated in the injector body 3 of the fuel injector 1 according to FIG. 2, analogous to the embodiment variant shown in FIG. 1.
  • the pressure intensifier 5 contains a piston 12, which can have a first partial piston 13 with an enlarged diameter and a second partial piston 14 with a reduced diameter.
  • the booster piston 12 of the pressure booster 5 can be made from the mentioned partial pistons 13 and 14 both as a one-piece component and as a multi-part component.
  • the lower end face of the second partial piston 14 acts on the compression space 15, from which a fuel inlet 21 flows into the Dusenfederraum 25 leads.
  • An inlet 23 branches off from the compression chamber 15 to the nozzle spring chamber 25, which contains an inlet throttle point 24.
  • the opening speed of the injection valve member 29 can be designed by designing the cross sections of the inlet throttle point 24 and the outlet throttle point 27 of the connecting line 40 determine.
  • the closing speed of the injection valve member 29, which is preferably designed as a nozzle needle, can be determined by a suitable dimensioning of the cross-section of the outlet throttle point 27 in the connecting line 40 from the nozzle spring chamber 25 to the working chamber 10 of the pressure booster 5, so that the opening or the closing speed of the injection valve member 29 can be predetermined independently of one another.
  • the structure and function of the fuel injection device according to FIG. 2 correspond to the structure and function of the embodiment variant shown in FIG. 1 and described above of the inventive solution of a needle-stroke damper.
  • Figure 3 shows an embodiment of a needle stroke damping on a fuel injection device with a pressure relief valve.
  • an inlet throttle point 50 is received in line 9 to the working space 10 of the pressure booster 5, via which the pressure pulsations occurring in line 9 are damped and an impermissibly high interior load on the high-pressure storage space 2 due to pressure vibrations, which increases the service life of the high-pressure storage space 2 can impair, is prevented.
  • the pressure intensifier 5 is formed in the injector body 3 of the fuel injector 1 and comprises the working chamber 10 and the control chamber 11.
  • the pressure intensifier piston within the pressure intensifier 5 comprises a first partial piston 13, which bears with its lower end face against a disk-shaped stop 18, which rests against a second partial 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 in the embodiment variant according to FIG. 3 is not accommodated in the working space 10 but in the control chamber 11 of the pressure intensifier 5.
  • On the Compression chamber 15 at the lower end of the pressure booster 5 is supplied with fuel 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.
  • the nozzle spring chamber 25 is connected to the control chamber 11 of the pressure booster 5 via the connecting line 26 with the outlet throttle point 27.
  • the metering valve 6 is designed as a 2/2-way valve 56 which is connected to a return 8 on the low pressure side. Furthermore, 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 relief duct 52 which extends from a first piston part 53 into a second piston part 57 of the pressure relief valve 51.
  • the first piston part 53 of the pressure reduction valve 51 facing the control line 20 is enclosed by a valve chamber 54, in which the control line 20 opens from the working chamber 10 of the pressure booster 5.
  • the second piston part 57 of the pressure relief valve 51 is acted upon by a valve spring 55 which is received in a cavity of the pressure relief valve 51, which is connected via a connecting line (without reference numerals) to the metering valve 56 constructed as a 2/2-way valve.
  • the opening speed of the injection valve member 29 in the nozzle body 4 of the fuel injector 1 can be predetermined by the ratio of the throttle cross sections of the inlet throttle point 24 or the outlet throttle point 27, the control line 20 to the control chamber 11 of the pressure booster 5 can be rapidly reduced by integrating a pressure relief valve 51 of the pressure intensifier 5 and thus a quick needle closing towards the end of the injection phase can be guaranteed.
  • the structure and mode of operation of the embodiment of a needle stroke damping shown in FIG. 3 essentially corresponds to the structure and function of the embodiment variant of a needle stroke damping shown in FIG. 1 on a fuel injection device.
  • an inlet throttle point 50 is accommodated in line 9 of the fuel injection device according to the embodiment variant in FIG.
  • metering valve 6 in the embodiment variant shown in FIG in contrast to the embodiment variant in FIG. 1 as 2/2 Way valve can be formed.
  • the design of the metering valve 6 as a 2/2-way valve allows an inexpensive overall construction.
  • FIG. 4 shows a further embodiment variant of a needle stroke damping, similar to the embodiment variant shown in FIG. 3, but with the pressure relief valve according to FIG. 3 being replaced by a throttle.
  • the embodiment variant of a needle stroke damping shown in FIG. 4 via inlet throttle points 24 or outlet throttle points 27 assigned via a nozzle control chamber 25 also includes a metering valve 6 which is designed as a 2/2-way valve 56.
  • a metering valve 6 which is designed as a 2/2-way valve 56.
  • control volumes are controlled from the nozzle spring chamber 25 via the connecting line 26 into the working chamber 10 of the pressure booster 5, the outlet throttle point 27 being integrated in the connecting line 26.
  • the control chamber 11 of the pressure booster 5 is relieved of pressure via the control line 20 which is flowed through in the opposite direction. Via branch 60 and throttle 61, pressure builds up in control chamber 11 after the end of injection.
  • the embodiment shown in FIG. 4 using a metering valve 56 designed as a 2/2-way valve, permits nozzle needle damping by flowing through the nozzle spring chamber 25 via the inlet throttle point 24 in the inlet 23, which extends from the compression chamber 15 of the pressure booster 5, as well as via the outlet throttle point 27 received in the connecting line 26.
  • the opening speed of the injection valve member 29 can be achieved by designing the throttle cross sections of the inlet throttle 24 or the outlet throttle point 27, while the closing speed is preferably as Nozzle needle trained injection valve member 29 is determined by the dimensioning of the cross-sectional area of the outlet throttle point 27 in the connecting line 26.
  • the opening speed can be set independently of the closing speed of the injection valve member 29.
  • FIGS. 3 and 4 The embodiment variants of a needle stroke damping shown in FIGS. 3 and 4 can also be advantageously used in conjunction with a vario register nozzle, with multiple injection cross sections that can be released or closed independently of one another are used;
  • use of the needle stroke damping shown in FIGS. 3 and 4 is also possible on a coaxial nozzle needle, which may include nozzle needle parts which are guided into one another and can be actuated independently of one another.
  • FIG. 5 shows a longitudinal section through a force material injector with needle stroke damping.
  • FIG. 5 shows the longitudinal section through the fuel injector 1, in the upper region of which the metering valve 6 - here designed as a solenoid valve - is arranged.
  • a high pressure inlet 70 is formed on the side of the injector body 3, via which the fuel under high pressure in the injector body 3, i.e. the working space of a pressure intensifier 5 is supplied.
  • a rod filter element that filters the fuel can be accommodated in an advantageous manner in the screw-in connector designated by reference numeral 70.
  • the pressure intensifier 5 integrated in the injector body 3 comprises a first partial piston 13 and the second partial piston 14, the first partial piston 13 being acted upon by the return spring 17, which is supported on the injector body 3.
  • the end face of the second partial piston 14 acts on a compression space 15, which is arranged symmetrically to the line of symmetry of the injector body 3. From this extends the inlet 23 with an integrated throttle point 24.
  • the inlet 23 to the nozzle control chamber 25 follows a throttle disc 72.
  • a damping disc 77 is arranged within the throttle disc 72, which delimits the nozzle control chamber 25.
  • the valve spring 74 and the valve pin 73, on which a flat seat ring edge 76 is formed, are located in the nozzle control chamber / damping chamber 25 (cf. FIG. 6.2).
  • the flat seat ring edge 76 and the stroke limiter 31 of the throttle disk 72 form the stroke limitation of the injection valve member 29 and the valve closing function for the inlet throttle 24.
  • the injection valve member 29 is partially shown in longitudinal section according to FIG. Analogous to the embodiment variants of stroke damping shown schematically in FIGS. 1 to 4, the injection valve member 29 is, according to the longitudinal section through the fuel injector 1, enclosed by a nozzle chamber 22 in which a conically configured pressure shoulder 35 is formed on the circumference of the injection valve member 29.
  • 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 clamping 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 representations according to FIGS. 6.1 and 6.2.
  • FIG. 6.1 shows the needle stroke damping above the injection valve element on an enlarged scale.
  • a sensor bolt 85 which represents part of the stroke limiter 31 according to the embodiment variants in FIGS. 1 to 5 and is used for path detection by means of a sensor.
  • the sensor pin 85 is enclosed by a disk-shaped element 84 which delimits a cavity in the lower region. A leak oil hole opens into the cavity of the disk 84.
  • the sensor pin 85 and the disk-shaped element 84 are optional components and are not absolutely necessary for the function of the injection valve member stroke damping. As part of a functional expansion for stroke measurement, they can be integrated into the fuel injector if required.
  • the injection valve member 29 in the nozzle body 4 of the fuel injector 1 is enclosed by the nozzle chamber 22, which is supplied with fuel under high pressure via an opening 89, the opening 89, i.e. a nozzle chamber inlet which represents the mouth of the fuel inlet line 21 from the compression chamber 15 shown in FIGS. 1, 2, 3 and 4.
  • the fuel flows from the nozzle chamber 22 along an annular gap 33 in the direction of the nozzle needle tip 34 of the injection valve member 29 (cf. FIG. 7.1).
  • a combustion chamber-side seat 91 is formed on the injection valve member 29 as shown in FIG. 9.
  • the injection valve member 29 can be provided with a number of free surfaces distributed symmetrically around the circumference of the injection valve member 29, along which the fuel flows in the direction of the nozzle needle tip 34 within the annular gap 33, which surrounds the injection valve member 29 in a ring ,
  • the injection valve member 29 is provided with a conical pressure shoulder 35 on its outer circumferential surface analogous to the schematic representations here according to FIGS. 1 to 4.
  • Figure 6.2 shows the area labeled S in 6.1 on an enlarged scale.
  • valve spring 74 surrounds both the stroke limiter 31 and part of the valve pin 73.
  • a pointed depression 80 is provided in the upper area of the valve pin 73, ie on its end face opposite the end face of the stroke limiter 31, a pointed depression 80 is provided as well as a flat seat ring edge 76.
  • the end face is of the stroke limiter 31 is formed as a flat surface.
  • the flat seat ring edge 76 comprises a first bevel 81, which is formed at a first bevel angle, so that the flat seat 76, seen in the radial direction, slopes slightly outward with respect to the peripheral surface of the valve pin 73.
  • the lower side of the valve pin 73 - with a spherical design - lies opposite the end face of the sensor pin 85.
  • Figure 7.1 shows a sensor pin received between a valve pin and an injection valve.
  • valve pin 73 in the embodiment variant according to FIG. 7.1 is designed with a greater axial length, the stroke limiter 31 being not formed on the throttle disk 72 according to this embodiment variant.
  • the valve bolt 73 lies with its end face opposite the inlet 23 directly against the damping disk 77.
  • This and the throttle disk 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, for example in the form of a nozzle needle comprises a pressure shoulder 35. Open areas 90 are also 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 bolt 85 the end face of which is opposite a spherical end face of the valve bolt 73, is enclosed by a disk-shaped element 84, which comprises a cavity on which a leakage oil line branches off.
  • the injection valve member 29 bears with its end face 86 against a corresponding lower end face of the sensor bolt 85.
  • Figure 7.2 shows the reproduction of the section designated V in Figure 7.1 on an enlarged scale.
  • valve pin 73 is enclosed by a valve spring 74.
  • the lower turn of the valve spring 74 is supported on an annular shoulder on the valve pin 73. With its end opposite the attachment of the valve pin 73, the valve spring 74 bears against an adjusting disk 88, which is arranged below the throttle disk 72.
  • the valve pin 73 together with the valve spring 74 surrounding it is enclosed by a damping disk 77 which is only partially shown here.
  • the valve pin 73 and the underside of the throttle plate / damping plate 72, 77 form a flat seat 76.
  • a seat geometry designated by reference numeral 79.
  • This seat geometry 79 as shown in Figure 6.2 is by characterized a sharp depression 80.
  • the pointed depression 80 merges at a radial distance into a first bevel 81, so that the seat geometry 79 is formed both by the pointed depression 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 FIGS. 1 to 4.
  • Figure 8.1 shows a second embodiment of the seat geometry.
  • the valve pin 73 as shown in FIG. 8.1 is enclosed by the damping disk 77 and acted on by the valve spring 74.
  • Below the valve pin 73 is the sensor pin 85, which in turn is enclosed by a disk element 84, which comprises a cavity.
  • a leak oil hole opens into the cavity of the disk element 84.
  • LInside the sensor pin 85 extends the injection valve member 29, which rests with its upper end face 86 on the lower plane surface 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 the nozzle chamber 22 of the nozzle body 4 at an outlet 89.
  • valve pin 73 surrounded by a valve spring 74, is received between the throttle disk 72 and the sensor disk 84 and is enclosed by the damping disk 77.
  • the valve spring 74 is supported on the one hand on a lower, ring-shaped extension of the valve pin 73 and on the other hand on an annular adjusting disk 88 arranged below the throttle disk 72.
  • the flat seat 76 is formed on the flat 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 vibrations between the compression space 15 and the nozzle control space 25, which results in better quantity stability of the multiple injections.
  • the seat geometry is designed analogously to the variant according to FIG. 6.1.
  • FIGS. 7.1 and 7.2 the throttles are not integrated in the damping disk 77, but can be designed as interchangeable disks. As a result, these can be easily exchanged as part of the coordination or manufacturing process.
  • Figure 9 shows the longitudinal section through a fuel injector with a stroke sensor arrangement in the upper region of the injection valve member.
  • FIG. 9 shows that a sensor disk element 84 is accommodated above the upper end face of the nozzle body 4 of the fuel injector 1. This encloses a stroke sensor 96.
  • the fuel under high pressure flows from the nozzle chamber 22 along the annular gap 33 along the free flow area 90 formed on the circumference of the injection valve member 29 to the nozzle needle tip 34.
  • the tip of the injection valve member 29, i.e. the nozzle needle tip 34 in its combustion chamber-side seat 91.
  • a sensor disk element 84 which interacts with a stroke sensor 96, allows the movement of the injection valve member 29 in the vertical direction within the nozzle body 4 to be measured and the needle speed reached, the beginning and end of movement of the injection valve member 25 to be measured.
  • a closed control loop for the final adjustment and for a possibly necessary map adjustment of a fuel injection system can be represented, with which a fault diagnosis of the fuel injection system as well as a storage of operating data can be made, which can be read out in the context of the constantly recurring maintenance intervals of the self-igniting internal combustion engine.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume (7) einer Verbrennungskraftmaschine. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung umfaßt einen Hochdruckspeicherraum (2), einen Druckübersetzer (5) und ein Zumeßventil (6, 56). Der Druckübersetzer (5) umfaßt einen Arbeitsraum (10) und einen Steuerraum (11), die voneinander durch einen axial bewegbaren Kolben (12) getrennt sind. Eine Druckänderung im Steuerraum (11) des Druckübersetzers (5) hat eine Druckänderung in einem Kompressionsraum (15) zur Folge, der über einen Kraftstoffzulauf (28) einen Düsenraum (22) beaufschlagt. Der Düsenraum (22) umgibt ein Einspritzventilglied (29), welches zum Beispiel als Düsennadel ausgebildet sein kann. Ein das Einspritzventilglied (29) beaufschlagender Düsenfederraum (25) ist hochdruckseitig über eine eine Zulaufdros­selstelle (24) enthaltende Leitung (23) vom Kompressionsraum (15) des Druckübersetzers (5) befüllbar. Ablaufseitig ist der Düsenfederraum (28) über eine eine Ablaufdrosselstelle (27) enthaltende Leitung (26, 40) mit einem Raum (11) des Druckübersetzers (5) verbunden.

Description

Einrichtung zur Dämpfung des Nadelhubes an Kraftstoffinjektoren
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-Einlieiten, Pumpe-Leitung-Düse-Einheiten auch Speichereinspritzsysteme zum Einsatz. Speichereinspritz- systeme (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 erforderlilch.
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.
EP 0 562 046 Bl 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 Dämp- fungsfluides proportional zu dessen Viskosität selektiv freigegeben bzw. verschlossen werden. DE 101 23 910.6 bezieht sich auf eine Kjaftstoffeinspritzeinrichtung. Diese wird an einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt. Die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine werden über Kraftstoffinjektoren mit Kraftstoff versorgt. Die Kjaftstoffinjektoren 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 Kraftstoff druck im Hochdruckraum läßt sich durch Befallen eines Rückraumes des Druckübersetzers mit Kraftstoff bzw. durch Entleeren dieses Rückraumes von Kraftstoff variieren.
Der Kraftstoffmjektor 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 er- reicht 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 schnelle- rer Druckaufbau bis auf das Systemdmckniveau 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, be- sonders 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 Präzisionsbau- teiles, 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 Kraftstoff- injektors erheblich verbessert. Ein separates Präzisionsbauteil in Gestalt eines Nadelhubdämpferkolbens ist dazu nicht erforderlich. Statt dessen wird der Dusenfederraum 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 Dimensionie- rung 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 Kraft stoffinjektors zu erreichen. Ein schnelles Schließen des Einspritzventilgliedes eines Kraftstoffmjektors ermöglicht eine Verbesserung der Emissionswerte einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine. Ein schnelles Schließen des EinspritzΛ'entilgliedes 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 aufeinan- derfolgende 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 vorteilhaf- ter 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 Beruhen des Hochdruckraumes mit geringem konstruktivem Aufwand auszuführen.
In einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann die An- Steuerung 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 Kleinstmengenfä igkeit 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. Lim eine hohe Festigkeit zu gewährleisten und wenige Hochdruckdichtflächen zu schaffen, wird der Flachsitz am Federraum giτ dausgeführt. 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 erfϊndungsgemäßen 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 AusfLihrungsvariante einer Nadelhubdämpfung über einen durch Zulauf-/ Ablaufdrossel befüllbaren bzw. druckentlastbaren Dusenfederraum,
Figur 2 eine weitere Ausführungsvariante einer Nadelhubdämpfung mit Rückführungsleitung im Dusenfederraum in einen mit diesem verbundenen Arbeits- räum 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 verfugt,
Figur 7.2 das Detail V aus der Darstellung gemäß Figur 7.1 in vergrößertem Maßstab, Figur 8.1 die zeichnerische Darstellung eines Flachsitzes am Ventilbolzen oberhalb eines bzw. 8.2 Einspritzventilgliedes,
Figur 9 den Längsschnitt durch einen Kraftstoffmjektor mit einer Sensoranordnung im Bereich einer Hubdämpfungseinrichtung.
Ausfuhrungsvarianten
Figur 1 ist eine erste Ausführungsvariante einer Nadelhubdämpfung mittels eines durch Zulauf/Ablaufdrosseln befüllbaren bzw. druckentlastbaren Dusenfederraum 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 Kraftstoffmjektor 1 ein Zumeßventil 6, welches in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante als 3/2- Wege- Ventil beschaffen ist. Der Kraft- stoffinjektor 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 Kraftstoffmjektor 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 Kraftstoffiηjektors 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 Steuer- räum 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 Kol- bens 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 Kraftstoffzulauf 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 Einspritzöffnungen 36 verschließt. Das Einspritzventilglied 29 ist an seiner Stirnseite 30 über einen Düsensteuerraum 25 mit Druck beaufschlagt. Der in der Ausfuhrungsvariante 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 Kopressions- raum 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, wel- ches 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 Na- delöffhungsgeschwindigkeit 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 Ein- spritzventilgliedes 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 Verbrennungs- kraftmaschine. Durch ein schnelles Schließen des Einspritzventilgliedes 29 lassen sich insbesondere die Mengenkennlinien im ballistischen Nadelbetrieb flachhalten, was die Zu- meßgenauigkeit 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 Dusenfederraum 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 Dusenfederraum 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 Ein- spritzventilglied 29 beginnt zu Öffnen. Gleichzeitig strömt Kraftstoff vom Kompressionsraum 15 in den Dusenfederraum 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 Öffhungsge- schwindigkeit des Einspritzventilgliedes 29 bestimmt. In vollständig geöffnetem Zustand verschließt das Einspritzventilglied 29 die Verbindung vom Kompressionsraum 15 zum Dusenfederraum 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 Druck- Übersetzers 5 und der Dusenfederraum 25 vom niederdruckseitigen Rücklauf 8 getrennt und mit den im Hochdruckspeicherraum 2 herrschenden Druckniveau wieder beaufschlagt. Im Steuerraum 11 und im Dusenfederraum 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 Dusenfederraum 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 Ablauf drosselstelle 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 Dusenfederraum 25 über den Zulauf 23 und die in diesem aufgenommene Zulaufdrossel- stelle 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 Kleinstmengenfähig- keit 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 Kleinst- mengenfähigkeit 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 einge- setzt werden, die zwei unabhängig voneinander öffnende bzw. schließende, ineinanderge- fuhrte Düsennadeln umfassen kann.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausfuhrungsvariante einer Nadelhubdämpfung mit Rückfüh- rungsleitung vom Dusenfederraum 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 Ausfuhrungsvariante über eine Verbindungsleitung 40 zwischen Dusenfederraum 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 Ausfuhrungsvariante des Nadelhubdämpfers das Steuervolumen aus dem Dusenfederraum 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 Ausfuhrungsvariante des Nadelhubdämpfers die Steuermenge vom Dusenfederraum 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 Ausfuhrungsvariante 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 Kraftstoffzulauf 21 in den Dusenfederraum 25 führt. Vom Kompressionsraum 15 zweigt ferner ein Zulauf 23 zum Dusenfederraum 25 ab, der eine Zulaufdrosselstelle 24 enthält.
Auch gemäß der in Figur 2 dargestellten Ausführungsvariante mit einer verringerten Ver- lustleistung durch Absteuerung der Steuermenge aus dem Dusenfederraum 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 Dusenfederraum 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 Ausfuhrungsvariante 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 Kraftstoffeinspritzeimichtung gemäß Figur 2 dem Aufbau und der Funktion der in Figur 1 dargestellten und vorstehend beschriebenen Ausführungsvariante der erfindungsge- mäßen Lösung eines Nadelhubdämpfers.
Figur 3 zeigt eine Ausfuhrungsvariante 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 Ausfuhrungsvariante 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 Dusenfederraum 25 des Einspritzventilgliedes 29 mit Kraftstoff beaufschlagt. Der Dusenfederraum 25 steht über die Verbindungsleitung 26 mit Ablaufdrossel- stelle 27 mit dem Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 in Verbindung.
Das Einspritzventilglied 29, druckbeaufschlagt über den Dusenfederraum 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 Steu- erraums 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- Wege- Ventil 56 ausgebildet, welches mit einem niederdruckseitigen Rücklauf 8 verbunden ist. Femer 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 Ausfuhrungsvariante einer Nadelhubdämpfung entspricht im wesentlichen dem Aufbau und der Funktion der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante einer Nadelhubdämpfung an einer Kraftstoffeinspritzeinrich- tung. 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- Wege- Ventil erlaubt eine kostengünstige Gesamtkonstruktion.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausfuhrungsvariante 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 Ausfuhrungsvariante 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 Ausfuhrungsvariante einer Nadelhubdämpfung endet die Zuleitung 9, eine Zulaufdrosselstelle 50 enthaltend, vom Hochdruckspeicherraum 2 einerseits in den Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5, wobei gemäß dieser Ausfuhrungsvariante ein Leitungsabzweig 60, eine Ablaufdrosselstelle 61 enthaltend, auch im Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 mündet. Gemäß dieser Ausführungsvariante erfolgt die Absteue- rung von Steuervolumen aus dem Dusenfederraum 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 Durchströ- mung 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 Öff- nungsgesch windigkeit von der Schließgeschwindigkeit des EinspritzΛ'entilgliedes 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 meh- reren 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 Kraft Stoffinjektor mit Nadelhubdämpfung dargestellt.
Figur 5 zeigt den Längsschnitt durch den Kraftstoffmjektor 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 Symme- trielinie 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. LInterhalb 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 Flachsitzring- kante 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 Ausfuhrungsvarianten einer Hubdämpfung ist das Einspritzventilglied 29 gemäß des Längsschnitts durch den Kraftstoffmjektor 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 Dämpfungs- scheibe 77 sowie die Drosselscheibe 72 werden von einer hülsenförmig ausgestalteten Dü- senspannmutter 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 Einspritzventil- gliedes 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 Ausfuhrungsvarianten in den Figuren 1 bis 5 darstellt sowie zur Wegedetektion mittels eines Sensors eingesetzt wird. Der Sensorbol- zen 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 Funktionsenveiterung zur Hubmessung können sie bei Bedarf in den Kraftstoffmjektor 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 Dü- senraumzulauf, die Mündungsstelle der in Figur 1, 2, 3 und 4 dargestellten Kraftstoffzu- laufleitung 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 Stirn- seite 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. Femer 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 Ausfuhrungsvariante 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. LInterhalb des Sensorbolzens 85 erstreckt sich das Einspritzventilglied 29, welches mit seiner oberen Stirnseite 86 an der unteren Planfläche des Sensorbolzens 85 an- liegt. 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 Ven- tilfeder 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 Druck- Schwingungen 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 LTnterschied zu der in Figur 7.1 und 7.2 dargestellten Ausfuhrungsvariante 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 Ferti- ungsprozesses können diese demnach einfach ausgetauscht werden. Figur 9 zeigt den Längsschnitt durch einen Kraftstoffmjektor 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 Anfa- sung 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 ge- maß 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 Rich- tung 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 Ausfuhrungsformen einer Einspritzventilgliedhubdämpfung stellen Ausfuhrungsvarianten 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 Zulauf- drosselstelle 24 und Ablaufdrosselstelle 27 zu bemessen, daß die Kleinstmengenfähigkeit verbessert wird, ohne daß ein zusätzlich erforderliches Präzisionsbauteil einzusetzen ist. Bezugszeichenliste
Kraftstoffinjektor Hochdruckspeicherraum Injektorkörper Düsenkörper Druckübersetzer Zumeßventil Brennraum niederdruckseitiger Rücklauf Zuleitung Arbeitsraum Steuerraum Kolben erster Teilkolben zweiter Teilkolben Kompressionsraum Widerlager Rückstellfeder Rückstellfederanschlag Zuleitung Zumeßventil Steuerleitung Steuerraum Kraftstoffzulauf Düsenraum Düsenraum Zulauf Dusenfederraum Zulaufdrosselstelle Düsensteuerraum Verbindungsleitung Düsenfederraum-Steuerraum Druckübersetzer Ablaufdrosselstelle Schließfederelement Einspritzventilglied (Düsennadel) Stirnseite Hubbegrenzer Stirnfläche Ringspalt Düsennadelspitze Druckschulter Einspritzöffhungen Verbindungsleitung Dusenfederraum- Arbeitsraum Druckübersetzer Mündungsstelle Verbindungsleitung im Arbeitsraum Druckübersetzer
Zuleitung Drosselstelle
Druckabbauventil
Druckabbaukanal erster Kolbenteil
Ventilraum
Ventilfeder
Zumeßventil (Ausführung als 2/2-Wege- Ventil) zweiter Kolbenteil
Abzweig
Abzweig Drosselstelle
Hochdruckzulauf Inj ektor Düsenspannmutter Drosselscheibe Ventilbolzen Ventilfeder Zentrierstift Flachsitz Dämpfungsscheibe
Sitzgeometrie spitze Senkung erster Anschliffwinkel Planfläche Sitz Federraumboden Sensorscheibe Sensorbolzen Stirnfläche Einspritzventilglied / Sensorbolzen
Einstellscheibe Düsenraumzulauf Freiflächen brennraumseitiger Düsennadelsitz 94 Anfasung
95 ballige Auflage
96 Hubsensor

Claims

Patentansprüche
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) sowohl hochdruckseitig über eine eine Zulaufdrosselstelle (24) enthaltende Leitung (23) vom Kompressionsbereich (15, 21, 22, 33) befülibar und ablaufseitig über eine eine Ablaufdrosselstelle (27) enthaltende Leitung (26, 40) mit einem Raum (11) des Druckubersetzers (5) in verbindbar ist, als auch über eine Verbindungsleitung (40) mit Ablaufdrosselstelle (27) mit dem Druck- übersezter (5) verbindbar ist.
2. Kraftstoffeinspritzeimichtung 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. Kraftstoffeinspritzeimichtung gemäß Ansprach 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. Kraftstoffeinspritzeimichtung gemäß Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dusenfederraum (25) über eine Verbindungsleitung (26) mit Ablaufdrosselstelle (27) in den Steuerraum (11) des Druckübersetzers (5) druckentlastbar ist.
6. Kraftstoffeinspritzeimichtung gemäß Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dusenfederraum (5) über eine Verbindungsleitung (40) mit Ablaufdrosselstelle (27) in den Arbeitsraum (10) des Druckübersetzers (5) verbindbar ist.
7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum (10) des Druckübersetzers (5) über eine Zuleitung (9) vom Hochdruckspeicherraum (2) befüllbar ist.
8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Ansprach 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (9) ein Druckpulsationen zwischen Kraftstoffinjektor (1) und Hochdruckspeicherraum (2) entgegenwirkendes Drosselelement (50) umfaßt.
9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Ansprach 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 Ansprach 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Zumeßventil (6) als 3/2-Wege- Ventil ausgeführt ist, welches einen niederdruckseitigen Ablauf (8) aufweist.
11. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Ansprach 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 Ventilkolben (73) umfaßt, wobei am Ventilkolben (73) ein in Schließrichtung des Einspritzventilgliedes (29) wirkendes Federelement (28, 74) aufgenommen ist.
13. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Ansprach 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ventilbolzen (73) und dem Hubbegrenzer (31) ein Flachsitz (76) ausgebildet ist.
14. Kraftstoffeinspritze richtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachsitz (76) einen ersten Anschliff (81) und eine Senkung (80) umfassend, ausgebildet ist.
15. Kraftstoffeinspritzeimichtung gemäß Ansprach 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachsitz (76) einen Anschliff (81 umfasst.
16. Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Ansprach 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachsitz (76) am Federraum des Düsenfederraumes (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 gekemizeichnet, dass die Drosselelemente (24, 27) in austauschbaren Scheibenelementen (72) ausgebildet sind.
19. Kraftstoffeinspritzeimichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilbolzen (73) an seiner dem Sensorbolzen (85) zuweisenden Stirnseite in balliger Kontur (95) beschaffen ist.
20. Kraftsoffeinspritzeinrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ventilbolzen (72) sowie dem Sensorbolzen (85) eine Hubsensoranordnung (96) zugeordnet ist, welche zur Detektion des Weges des Einspritzventilgliedes (29) innerhalb des Kraftsoffinj ektors ( 1 ) dient.
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JP2004516442A JP2005531716A (ja) 2002-06-29 2003-04-09 燃料インジェクタにおけるニードル行程を減衰する装置
US10/503,445 US7083113B2 (en) 2002-06-29 2003-04-09 Device for damping the needle lift in fuel injectors
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1584814A1 (de) * 2004-04-08 2005-10-12 Robert Bosch Gmbh Servoventilangesteuerter Kraftstoffinjektor
EP1666719A1 (de) * 2004-12-06 2006-06-07 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzeinrichtung
EP1666718A1 (de) * 2004-11-04 2006-06-07 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzeinrichtung
EP1794442A2 (de) * 2004-09-28 2007-06-13 Electro-Motive Diesel, Inc. Kraftstoffeinspritzventil mit gegen ventilöffnungsdruckabfall resistenter feder für emissionskonforme motoranwendungen
ES2279694A1 (es) * 2004-07-21 2007-08-16 Robert Bosch Gmbh Inyector de combustible con amortiguacion de la carrera de la aguja.

Families Citing this family (23)

* 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
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
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
DE102004053269A1 (de) 2004-11-04 2006-05-11 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzeinrichtung
ATE493577T1 (de) * 2004-12-03 2011-01-15 Ganser Hydromag Brennstoffeinspritzventil mit druckverstärkung
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
JP7541919B2 (ja) * 2017-08-29 2024-08-29 ヘンケル・アクチェンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト・アウフ・アクチェン ゼロ変位シール装置を備えた流体ディスペンサ
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

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000023704A1 (en) * 1998-10-16 2000-04-27 International Truck And Engine Corporation Fuel injector with direct needle valve control
WO2001014726A1 (de) * 1999-08-20 2001-03-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren und vorrichtung zur durchführung einer kraftstoffeinspritzung
DE19952512A1 (de) * 1999-10-30 2001-05-10 Bosch Gmbh Robert Druckverstärker und Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Druckverstärker
WO2001090570A1 (en) * 2000-05-23 2001-11-29 Caterpillar Inc. Variable check stop for micrometering in a fuel injector

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19939429A1 (de) * 1999-08-20 2001-03-01 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzeinrichtung
DE10040526A1 (de) * 2000-08-18 2002-03-14 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzeinrichtung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000023704A1 (en) * 1998-10-16 2000-04-27 International Truck And Engine Corporation Fuel injector with direct needle valve control
WO2001014726A1 (de) * 1999-08-20 2001-03-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren und vorrichtung zur durchführung einer kraftstoffeinspritzung
DE19952512A1 (de) * 1999-10-30 2001-05-10 Bosch Gmbh Robert Druckverstärker und Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Druckverstärker
WO2001090570A1 (en) * 2000-05-23 2001-11-29 Caterpillar Inc. Variable check stop for micrometering in a fuel injector

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1584814A1 (de) * 2004-04-08 2005-10-12 Robert Bosch Gmbh Servoventilangesteuerter Kraftstoffinjektor
ES2279694A1 (es) * 2004-07-21 2007-08-16 Robert Bosch Gmbh Inyector de combustible con amortiguacion de la carrera de la aguja.
EP1794442A2 (de) * 2004-09-28 2007-06-13 Electro-Motive Diesel, Inc. Kraftstoffeinspritzventil mit gegen ventilöffnungsdruckabfall resistenter feder für emissionskonforme motoranwendungen
EP1794442A4 (de) * 2004-09-28 2010-06-16 Electro Motive Diesel Inc Kraftstoffeinspritzventil mit gegen ventilöffnungsdruckabfall resistenter feder für emissionskonforme motoranwendungen
EP1666718A1 (de) * 2004-11-04 2006-06-07 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzeinrichtung
EP1666719A1 (de) * 2004-12-06 2006-06-07 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzeinrichtung

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EP1520097B1 (de) 2006-10-04
JP2005531716A (ja) 2005-10-20
EP1520097A1 (de) 2005-04-06
DE10229418A1 (de) 2004-01-29
US20050077378A1 (en) 2005-04-14
DE50305275D1 (de) 2006-11-16

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