WO2007012510A1 - Kraftstoff-einspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine mit kraftstoff-direkteinspritzung - Google Patents

Kraftstoff-einspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine mit kraftstoff-direkteinspritzung Download PDF

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valve element
fuel
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Juergen Hanneke
Nadja Eisenmenger
Achim Brenk
Lorenz Zerle
Michael Mennicken
Helmut Clauss
Hans-Christoph Magel
Dirk Vahle
Andreas Kellner
Hrvoje Lalic
Joachim Boltz
Falko Bredow
Martin Katz
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M2547/001—Control chambers formed by movable sleeves

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine with direct fuel injection according to the preamble of claim 1.
  • a valve element is arranged in a housing, which in the region of a fuel outlet opening has a total acting in the opening direction of the valve element pressure surface.
  • a control surface acting in the closing direction is present, which delimits a control chamber.
  • the control surface acting in the closing direction is larger than the pressure surface acting in the opening direction when the valve element is open.
  • a prerequisite for the operation of this fuel injection device is a seal between that region in which the comparatively small pressure acting in the opening direction pressure surface is present, and that region of the valve element in which the comparatively large acting in the closing direction control surface is present.
  • Leakage fluid is discharged in the known fuel injection device from the region of the seal via a leakage line.
  • Object of the present invention is to develop a fuel injection device of the type mentioned so that it is as simple and inexpensive builds and can be used at a very high operating pressure.
  • the freedom of design of the fuel injection device is significantly increased by the hydraulic coupling of two separate parts of the valve element, because it can the respective parts of the valve element respectively optimally adjust the location within the fuel injector.
  • the elastic properties of the valve element can be optimally adapted to the intended area of use by an appropriate choice of the material used and the dimensions.
  • the manufacture of the valve element as a whole is considerably simplified, since it is also possible to use parts of constant diameter. This allows a simpler structure of the fuel injection device with simpler parts, which on the one hand facilitates the production and on the other hand allows a smaller design.
  • numerous components of previous devices can continue to be used for realizing the present invention.
  • Another advantage of the hydraulic coupler is the compensation of tolerances, which simplifies the manufacture and assembly.
  • the coupling of two parts of the valve element by means of a hydraulic coupler also allows the realization of a certain motion damping.
  • the hydraulic coupler can be realized very easily.
  • valve element Surrounding the valve element during operation at least temporarily and at least approximately prevails at the high-pressure connection high fuel pressure prevails (the valve element "floats" in the high pressure), and when the valve element has a closing in the direction acting hydraulic control surface and acting in the opening direction hydraulic pressure surface. This means nothing else than that in such a device on the valve element between the pressure surface and the control surface a previously required pressure level is no longer present.
  • a high pressure "floating" Valve element can be realized, for example, that the recess in which the valve element is received in total, is connected to the high-pressure port.
  • the fuel injection device according to the invention operates with a high efficiency, since the existing in earlier devices leakage between the valve element and the housing is no longer available. A return line can be made smaller in the sequence.
  • valve element is pressure balanced overall with correspondingly high dynamics.
  • the force excess required in the closing direction in the closing direction can be realized in this case by a slight throttling in the area of the pressure surface, and / or by a throttling of the fuel flow reaching the pressure surface.
  • the assembly of the fuel injection device is simplified if the valve element is accommodated in total in a high-pressure connection connected to the high-pressure port. This can also work as a damping volume, are reduced by which pressure waves and consequent wear on a valve seat. In addition, the accuracy of injection quantities increases with multiple injection. In addition, the production is simplified, since a separate high-pressure bore for connecting the pressure chamber to the high pressure port can be omitted.
  • Figure 1 is a schematic representation of a
  • Figure 2 is a schematic and partially sectioned view of a first embodiment of the fuel injection device of Figure 1;
  • Figure 3 is a view similar to Figure 2 of a second embodiment
  • Figure 4 is a view similar to Figure 2 of a third embodiment
  • Figure 5 is a view similar to Figure 2 of a fourth embodiment
  • Figure 6 is a view similar to Figure 2 of a fifth embodiment
  • Figure 7 is a representation similar to Figure 2 of a sixth
  • Figure 8 is a view similar to Figure 2 of a seventh
  • FIG. 9 shows a section of FIG. 8 designated by IX in a spatial representation.
  • an internal combustion engine carries a total of the reference numeral 10. It is used to drive a motor vehicle, not shown.
  • a high-pressure conveyor 12 conveys fuel from a fuel reservoir 14 into a fuel pressure accumulator 16 ("rail"). In this fuel - diesel or gasoline - is stored under very high pressure.
  • To the rail 16 are by means of each a high pressure port 17 a plurality of fuel injectors 18 are connected, which inject the fuel directly into them associated combustion chambers 20.
  • the fuel injection devices 18 each also have a low-pressure connection 21, via which they are connected to a low-pressure region, in the present case to the fuel reservoir 14.
  • the fuel injection device 18 may be formed in a first embodiment according to Figure 2:
  • the fuel injection device 18 shown therein comprises a housing 22 having a nozzle body 24, a main body 26 and an end body 28.
  • a stepped recess 30 is present, in which a needle-like valve element 32 is received. This is formed in two parts with a control piston 34 and a nozzle needle 36.
  • the nozzle needle 36 has at its lower end in Figure 2, a conical pressure surface 38 a, which limits a pressure chamber 40.
  • the nozzle needle 36 operates in the region of the pressure surface 38a in a manner not shown in Figure 2 with a housing-side valve seat together. In this way, fuel outlet openings 42 are separated from the pressure chamber 40 or connected thereto.
  • the nozzle needle 36 when the nozzle needle 36 abuts the pressure surface 38a on the housing-side valve seat, only one lying upstream of the valve seat portion of the pressure surface 38a is acted upon by the pressure prevailing in the pressure chamber 40 pressure. Only then, when the nozzle needle 36 lifts off the valve seat, is located at a downstream of the valve seat area of the pressure surface 38a to an increased pressure. However, this is not shown in the figure for reasons of clarity.
  • the nozzle needle 36 has a smaller diameter portion 44 and a larger diameter portion 46. Between these there is a shoulder, which also forms a pressure surface acting in the opening direction of the valve element 32, which bears the reference numeral 38b. With the section 46, the nozzle needle 36 is guided longitudinally displaceable in the nozzle body 24.
  • the control piston 34 is guided in the main body 26. Its lower end is enough with one in the present
  • An upper axial end face 51 of the nozzle needle 36 protrudes into the coupling space 50.
  • the upper end of the control piston 34 extends into an enlarged region of the recess 30, so that in this area between the valve element 32 and the wall of the recess 30, an annular space 52 is formed.
  • a sleeve 54 is pushed, which is pressed by a spring 55 which is supported via an annular collar 56 on the control piston 34, with a sealing edge (without reference numeral) against the end body 28.
  • the upper axial end face of the control piston 34 in FIG. 2 forms a hydraulic control surface 58 acting in the closing direction of the valve element 32. It delimits, together with the sleeve 54 and the end body 28, a control chamber 60. This is via an inlet throttle 62 provided in the sleeve 54 is connected to the annulus 52. Furthermore, the control chamber 60 is connected by a combined inlet and outlet throttle 64, which is present in the end body 28, with a 3/2-way switching valve 66. Depending on the switching position this connects the inlet and Outlet throttle 64 either with the high pressure port 17 or with the low pressure port 21.
  • the annular space 52 is also constantly via a channel 68 with the
  • High-pressure port 17 connected as the pressure chamber 40 via a channel 70th
  • the portion 46 of the nozzle needle 36 has the same diameter Dl as the control piston 34 (diameter D2 and D3). It also follows that the two pressure surfaces 38a (upstream and downstream of the valve seat) and 38b, projected onto a plane perpendicular to the longitudinal axis of the valve element 32, in sum form the same hydraulically effective area as the control surface 58 when the valve element is lifted off the valve seat.
  • the fuel injection device 18 shown in Figure 2 operates as follows: In the initial state, with de-energized switching valve 66, the control chamber 60 via the combined inlet and outlet throttle 64 and the inlet throttle 62 to the high pressure port 17 and thus connected to the rail 16. In the control chamber 60 thus prevails the high rail pressure. This prevails over the channel 68 also in the annular space 52 and via the channel 70 in the pressure chamber 40. Due to certain unavoidable leaks through the leadership of the nozzle needle 36 in the nozzle body 24 and the control piston 34 in the main body 26 also prevails in the coupling space 50 rail pressure.
  • High pressure port 17 is interrupted and this instead connected to the low pressure port 21. Due to the throttle effect of the combined inlet and outlet throttle 64 and the inlet throttle 62, the pressure in the control chamber 60 decreases.
  • Annular space 52, the channel 70 and the pressure chamber 40 are injected via the fuel outlet openings 42 into the combustion chamber 20.
  • the switching valve 66 is returned to its closed position, in which the inlet and outlet throttle 64 is connected to the high pressure port 17.
  • the pressure in the control chamber 60 now rises again to rail pressure.
  • the control piston 34 is stopped and moved back in the closing direction, since the pressure in the coupling chamber 50 is initially lower than in the control chamber 60.
  • the pressure in the coupling chamber 50 increases due to the reduction in volume up to rail pressure.
  • control piston 34 has the same diameter D2 as the portion 46 of the nozzle needle (diameter Dl)
  • the control piston 34 is only now again with the end surface 48 on the end face 51 of the nozzle needle 36.
  • Valve element 32 hydraulically assisted. As soon as the nozzle needle 36 rests again on the valve seat in the area of the fuel outlet openings 42, the injection is ended.
  • the nozzle needle 36 is hydraulically coupled to the control piston 34 through the coupling space 50.
  • the end face 48, the coupling space 50 and the end face 51 so far form a total of a hydraulic coupler 71.
  • the valve element 32 surrounding spaces available are, in which at least temporarily and at least in about the high-pressure port 17 or in the rail 16 adjacent high rail pressure prevails. The valve element 32 thus "floats" in fuel at high pressure.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of a fuel injection device 18.
  • elements and regions which have equivalent functions to previously described elements and regions bear the same reference numerals and are not explained again in detail. For simplicity, not all reference numerals are also entered.
  • the switching valve 66 is executed in the fuel injection device shown in Figure 3 as a 2/2-way valve.
  • the control chamber 60 can be connected via the device formed in this case only as a drain throttle 64 either with the low pressure port 21 or separated from it.
  • the channel 70 which the switching valve 66 is executed in the fuel injection device shown in Figure 3 as a 2/2-way valve.
  • a throttle 72 is provided.
  • the pressure in the pressure chamber 40 is slightly below the rail pressure when the valve element 32 is open. In this way, the closing operation of the valve element 32 is simplified or accelerated.
  • the throttle 72 may be disposed elsewhere between the high-pressure port 17 and the pressure chamber 40, for example in the channel 68th
  • the diameter D2 and D3 of the control piston 34 are larger than the diameter Dl of the portion 46 of the nozzle needle 36. This has the consequence that during the opening process, ie with open switching valve 66, the pressure in the coupling chamber 50 decreases and the nozzle needle 36 very quickly back into abutment reaches the control piston 34. In addition, this is tensioned in the opening stroke of the valve element 32 by the hydraulic coupler 71 acting in the closing direction on the control piston 34 "hydraulic spring", which supports the subsequent closing operation even when in the open state in itself pressure balanced valve element 32.
  • the coupling space 50 is not formed between valve element 32 and housing 22, but between valve element 32 and an additional sleeve 74. This is acted upon by a spring 76, which is supported on the main body 26, against the nozzle body 24.
  • the control piston 34 in Figure 5 above the annular collar 56 has a larger one
  • the sleeve 74 allows for a significant increase in the annulus 52, which simplifies the manufacture and configuration of the main body 26.
  • the increased volume of the annulus 52 provides for improved damping characteristics, for example for damping pressure waves.
  • the sleeve 54 is integral with the end body 28.
  • a fifth embodiment of the fuel injection device is shown, which is substantially the same as in the embodiments according to Figures 2 to 5, but the control piston 34 as the nozzle needle 36 is guided in the nozzle body 24 and not in the main body 26.
  • This has the advantage that the guides for the nozzle needle 36 and the control piston 34, which are formed by a bore 25 in the nozzle body 24, with high accuracy can be made.
  • the diameter Dl of the nozzle needle 36 and the diameter D2 of the control piston 34 may be the same or different, whereby the volume of the coupling space 50 can be varied.
  • the volume of the coupling space 50 can likewise be varied, as a result of which the behavior of the coupler 71 can be influenced.
  • FIG. 7 shows a sixth embodiment of the fuel injection device is shown, in which the basic structure is the same as in the embodiment of Figure 5, but in which an additional throttle 86 is provided, which is arranged in the connection of the pressure chamber 40 with the high-pressure port 17 is.
  • the additional throttle 86 is arranged in a leading to the pressure chamber 40 branching of the channel 68, wherein the channel 68 upstream of the additional throttle 86, the compound discharges into the control chamber 60, in which
  • Inlet throttle 62 is arranged. Between the sleeve 54 and the main body 26 while a sealing element 86 is arranged, through which the annular space 52 is divided into two separate annulus areas 52a and 52b. The connection to the control room 60 leads through the
  • annular space 52 is separated into two separate ones by a sealing element 87 clamped between the main body 26 and the sleeve 54
  • Annular space regions 52a and 52b is divided.
  • the control piston 34 has an enlarged diameter D4 at its end arranged in the sleeve 54, via which the control piston 34 is guided in the sleeve 54.
  • the high-pressure connection 17 opens into the annular space region 52a, from which the connection leads into the control chamber 60 with the inlet throttle 62.
  • FIG. 9 shows a further embodiment of the fuel injection device, which is suitable in particular for the embodiment according to FIG. 8 but also for all other embodiments explained above.
  • the sleeve 54 is shown in which the control piston 34 is guided with its enlarged diameter end.
  • the inlet throttle 62 is formed by several, for example, about 4 to 9, in diameter very small holes 63, which are preferably introduced by laser drilling into the sleeve 54.
  • the holes 63 are arranged distributed over the circumference of the sleeve 54 and the
  • Diameter of the holes 63 may be about 0.1 mm.
  • the inlet and / or outlet region of the bores 63 may be rounded, for example by means of a hydroerosive method.
  • the holes 63 have in addition to the throttle function and the function of a filter, so that an additional filter in the region of the high-pressure port 17 may optionally be omitted. Clogging of the inlet throttle 62 is unlikely because of the multiple holes 63.
  • the additional throttle 86 in the connection to the pressure chamber 40 may be formed by a plurality of bores 88 with a small diameter in the sleeve 54, as shown in Figure 9.
  • To form the throttle 86 for example, about 20 to 50 holes 88 may be provided, each of which may have a diameter of about 0.1 mm.
  • the holes 88 are distributed over the circumference of the sleeve 54.
  • FIG. 9 also shows the sealing element 87, by which the two annulus areas 52a and 52b according to FIG. 8 are separated from one another.

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Abstract

Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) umfasst ein Gehäuse (22) und ein in diesem angeordnetes Ventilelement (32), welches mit einem im Bereich mindestens einer Kraftstoff-Austrittsöffnung (42) liegenden Ventilsitz zusammenarbeitet. Es wird vorgeschlagen, dass das Ventilelement (32) mehrteilig ist (34, 36) und mindestens zwei Teile (34, 36) des Ventilelements (32) über einen hydraulischen Koppler (71) miteinander gekoppelt sind.

Description

Titel
Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit KraftStoff-Direkteinspritzung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff- Direkteinspritzung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Vom Markt her bekannt ist eine Kraftstoff- Einspritzvorrichtung, mit der der Kraftstoff direkt in einen ihr zugeordneten Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann. Hierzu ist in einem Gehäuse ein Ventilelement angeordnet, welches im Bereich einer Kraftstoff-Austrittsöffnung eine insgesamt in Öffnungsrichtung des Ventilelements wirkende Druckfläche aufweist. Am entgegengesetzten Ende des Ventilelements ist eine in Schließrichtung wirkende Steuerfläche vorhanden, welche einen Steuerraum begrenzt. Die in Schließrichtung wirkende Steuerfläche ist insgesamt größer als die bei geöffnetem Ventilelement in Öffnungsrichtung wirkende Druckfläche .
Bei geschlossener Kraftstoff-Einspritzvorrichtung liegt an einem Bereich der in Öffnungsrichtung wirkenden Druckfläche und an der in Schließrichtung wirkenden Steuerfläche ein hoher Kraftstoffdruck an, wie er beispielsweise von einer Kraftstoff-Sammelleitung ("Rail") bereitgestellt wird. Zum Öffnen des Ventilelements wird der an der Steuerfläche anliegende Druck abgesenkt, bis die in Öffnungsrichtung wirkende hydraulische Kraftresultierende an der Druckfläche die in Schließrichtung wirkende Kraft übersteigt. Hierdurch wird ein Öffnen des Ventilelements bewirkt.
Voraussetzung für die Funktionsweise dieser Kraftstoff- Einspritzvorrichtung ist eine Abdichtung zwischen jenem Bereich, in dem die vergleichsweise kleine in Öffnungsrichtung wirkende Druckfläche vorhanden ist, und jenem Bereich des Ventilelements, in dem die vergleichsweise große in Schließrichtung wirkende Steuerfläche vorhanden ist. Leckagefluid wird bei der bekannten Kraftstoff-Einspritzvorrichtung aus dem Bereich der Abdichtung über eine Leckageleitung abgeführt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftstoff- Einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie möglichst einfach und preiswert baut und bei einem sehr hohen Betriebsdruck eingesetzt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Kraftstoff- Einspritzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung wird durch die hydraulische Kopplung zweier separater Teile des Ventilelements die Freiheit bei der Auslegung der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung erheblich erhöht, denn es können die jeweiligen Teile des Ventilelements jeweils an den Ort innerhalb der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung optimal angepasst werden. Beispielsweise können die elastischen Eigenschaften des Ventilelements durch eine entsprechende Wahl des verwendeten Materials und der Dimensionen optimal an den vorgesehenen Einsatzbereich angepasst werden. Darüber hinaus wird die Herstellung des Ventilelements insgesamt wesentlich vereinfacht, da auch Teile mit konstantem Durchmesser verwendet werden können. Dies gestattet einen einfacheren Aufbau der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung mit einfacheren Teilen, was zum einen die Fertigung erleichtert und zum anderen eine kleinere Bauweise ermöglicht. Zur Realisierung der vorliegenden Erfindung können darüber hinaus zahlreiche Komponenten bisheriger Vorrichtungen weiter verwendet werden.
Ein weiterer Vorteil des hydraulischen Kopplers ist der Ausgleich von Toleranzen, was die Fertigung und die Montage vereinfacht. Die Kopplung zweier Teile des Ventilelements mittels eines hydraulischen Kopplers gestattet darüber hinaus die Realisierung einer gewissen Bewegungsdämpfung. Mittels eines Hülsenelements kann der hydraulische Koppler sehr einfach realisiert werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn in allen zwischen einem Steuer- und einem Druckraum liegenden Räumen, die das
Ventilelement umgeben, im Betrieb wenigstens zeitweise und wenigstens in etwa der am Hochdruckanschluss herrschende hohe Kraftstoffdruck herrscht (das Ventilelement "schwimmt" im Hochdruck) , und wenn das Ventilelement eine in Schließrichtung wirkende hydraulische Steuerfläche und eine in Öffnungsrichtung wirkende hydraulische Druckfläche aufweist. Dies bedeutet nichts anderes, als dass bei einer solchen Vorrichtung am Ventilelement zwischen Druckfläche und Steuerfläche eine bisher notwendige Druckstufe nicht mehr vorhanden ist. Ein im Hochdruck "schwimmendes" Ventilelement kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Ausnehmung, in der das Ventilelement insgesamt aufgenommen ist, mit dem Hochdruckanschluss verbunden ist. Durch eine größere (in Schließrichtung wirkende) Steuerfläche wird auch bei einer durch Verschleiß am gehäuseseitigen Sitz verursachten Verringerung des Flächenunterschieds und einer damit einhergehenden Verringerung der in Schließrichtung wirkenden Kraft (Drift der Schließkraft) ein sicheres Schließen des Ventilelements gewährleistet.
Da eine Druckstufe mit einem hierfür notwendigen Niederdruckraum entfallen kann und das Ventilelement insgesamt im Hochdruck "schwimmt", ist ein Niederdruckbereich nicht mehr vorhanden. Somit kann keine Leckage zwischen dem Hoch- und einem solchen Niederdruckbereich auftreten, so dass auch die entsprechende Abdichtung und eine hierfür erforderliche Leckageleitung entfallen können. Der Verzicht auf eine Druckstufe bedeutet auch, dass das Ventilelement statisch nur mit einer vergleichsweise geringen Schließkraft am gehäuseseitigen Ventilsitz anliegt, was die oben genannte Drift reduziert.
Darüber hinaus arbeitet die erfindungsgemäße Kraftstoff- Einspritzvorrichtung mit einem hohen Wirkungsgrad, da die bei früheren Vorrichtungen vorhandene Leckage zwischen Ventilelement und Gehäuse nicht mehr vorhanden ist. Eine Rücklaufleitung kann in der Folge kleiner ausgelegt werden.
Ist die im hydraulischen Koppler liegende Endfläche des Teils des Ventilelements, das von den Kraftstoff- Austrittsöffnungen der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung entfernt angeordnet ist, größer ist als die Endfläche des anderen Teils, wird bei geöffnetem Ventilelement durch den hydraulischen Koppler eine in Schließrichtung wirkende hydraulische Feder "gespannt", was ein sicheres Schließen des Ventilelements unterstützt.
Sind Druckfläche und Steuerfläche wenigstens in etwa gleich groß, ist das Ventilelement insgesamt druckausgeglichen mit entsprechend hoher Dynamik. Der zum Schließen erforderliche Kraftüberschuss in Schließrichtung kann in diesem Fall durch eine leichte Drosselung im Bereich der Druckfläche realisiert werden, und/oder durch eine Drosselung des zur Druckfläche gelangenden KraftstoffStroms .
Die Montage der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung wird vereinfacht, wenn das Ventilelement insgesamt in einem mit dem Hochdruckanschluss verbundenen Hochdruckraum aufgenommen ist. Dieser kann darüber hinaus als Dämpfungsvolumen arbeiten, durch welches Druckwellen und in der Folge der Verschleiß an einem Ventilsitz reduziert werden. Zusätzlich steigt die Genauigkeit der Einspritzmengen bei Mehrfacheinspritzung. Außerdem wird die Herstellung vereinfacht, da eine separate Hochdruckbohrung zum Anschluss des Druckraums an den Hochdruckanschluss entfallen kann.
Zeichnungen
Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer
Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoff- Einspritzvorrichtung; Figur 2 eine schematisierte und teilweise geschnittene Darstellung einer ersten Ausführungsform der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung von Figur 1;
Figur 3 eine Darstellung ähnlich Figur 2 einer zweiten Ausführungsform;
Figur 4 eine Darstellung ähnlich Figur 2 einer dritten Ausführungsform;
Figur 5 eine Darstellung ähnlich Figur 2 einer vierten Ausführungsform;
Figur 6 eine Darstellung ähnlich Figur 2 einer fünften Ausführungsform;
Figur 7 eine Darstellung ähnlich Figur 2 einer sechsten
Ausführungsform;
Figur 8 eine Darstellung ähnlich Figur 2 einer siebten
Ausführungsform und
Figur 9 einen mit IX bezeichneten Ausschnitt der Figur 8 in räumlicher Darstellung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 trägt eine Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie dient zum Antrieb eines nicht gezeigten Kraftfahrzeugs . Eine Hochdruckfördereinrichtung 12 fördert Kraftstoff aus einem Kraftstoff-Vorratsbehälter 14 in einen Kraftstoff-Druckspeicher 16 ("Rail"). In diesem ist der Kraftstoff - Diesel oder Benzin - unter sehr hohem Druck gespeichert. An das Rail 16 sind mittels jeweils eines Hochdruckanschlusses 17 mehrere Kraftstoff- Einspritzvorrichtungen 18 angeschlossen, die den Kraftstoff direkt in ihnen zugeordnete Brennräume 20 einspritzen. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 18 weisen jeweils auch einen Niederdruckanschluss 21 auf, über den sie mit einem Niederdruckbereich, vorliegend mit dem Kraftstoff- Vorratsbehälter 14 verbunden sind.
Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 18 können in einer ersten Ausführungsform entsprechend Figur 2 ausgebildet sein: Die dort gezeigte Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 umfasst ein Gehäuse 22 mit einem Düsenkörper 24, einem Hauptkörper 26 und einem Endkörper 28. Im Gehäuse 22 ist in dessen Längsrichtung eine stufenförmige Ausnehmung 30 vorhanden, in der ein nadelartiges Ventilelement 32 aufgenommen ist. Dieses ist zweiteilig mit einem Steuerkolben 34 und einer Düsennadel 36 ausgebildet.
Die Düsennadel 36 weist an ihrem in Figur 2 unteren Ende eine konische Druckfläche 38a auf, die einen Druckraum 40 begrenzt. Die Düsennadel 36 arbeitet im Bereich der Druckfläche 38a auf in Figur 2 nicht näher dargestellte Art und Weise mit einem gehäuseseitigen Ventilsitz zusammen. Auf diese Weise können Kraftstoff-Austrittsöffnungen 42 vom Druckraum 40 getrennt oder mit diesem verbunden werden.
Dabei versteht sich, dass dann, wenn die Düsennadel 36 mit der Druckfläche 38a am gehäuseseitigen Ventilsitz anliegt, nur ein stromaufwärts vom Ventilsitz liegender Bereich der Druckfläche 38a vom im Druckraum 40 herrschenden Druck beaufschlagt wird. Erst dann, wenn die Düsennadel 36 vom Ventilsitz abhebt, liegt auch an einem stromabwärts vom Ventilsitz liegenden Bereich der Druckfläche 38a ein erhöhter Druck an. Dies ist jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Figur nicht gezeigt. Die Düsennadel 36 weist einen Abschnitt 44 mit kleinerem und einen Abschnitt 46 mit größerem Durchmesser auf. Zwischen diesen ist ein Absatz vorhanden, der ebenfalls eine in Öffnungsrichtung des Ventilelements 32 wirkende Druckfläche bildet, die das Bezugszeichen 38b trägt. Mit dem Abschnitt 46 ist die Düsennadel 36 im Düsenkörper 24 längsverschieblich geführt.
Der Steuerkolben 34 ist im Hauptkörper 26 geführt. Sein unteres Ende reicht mit einer im vorliegenden
Ausführungsbeispiel konisch angefasten Endfläche 48 in eine Erweiterung der Ausnehmung 30, die einen Koppelraum 50 bildet. Auf diesen wird weiter unten noch stärker im Detail eingegangen werden. In den Koppelraum 50 ragt auch eine in Figur 2 obere axiale Endfläche 51 der Düsennadel 36. Das in Figur 2 obere Ende des Steuerkolbens 34 reicht in einen erweiterten Bereich der Ausnehmung 30, so dass in diesem Bereich zwischen dem Ventilelement 32 und der Wand der Ausnehmung 30 ein Ringraum 52 gebildet wird. Auf den in Figur 2 oberen Endbereich des Steuerkolbens 34 ist eine Hülse 54 aufgeschoben, die von einer Feder 55, die sich über einen Ringbund 56 am Steuerkolben 34 abstützt, mit einer Dichtkante (ohne Bezugszeichen) gegen den Endkörper 28 gedrückt wird.
Die in Figur 2 obere axiale Endfläche des Steuerkolbens 34 bildet eine in Schließrichtung des Ventilelements 32 wirkende hydraulische Steuerfläche 58. Sie begrenzt zusammen mit der Hülse 54 und dem Endkörper 28 einen Steuerraum 60. Dieser ist über eine Zulaufdrossel 62, die in der Hülse 54 vorhanden ist, mit dem Ringraum 52 verbunden. Ferner ist der Steuerraum 60 durch eine kombinierte Zulauf- und Ablaufdrossel 64, die im Endkörper 28 vorhanden ist, mit einem 3/2-Schaltventil 66 verbunden. Je nach Schaltstellung verbindet dieses die Zulauf- und Ablaufdrossel 64 wahlweise mit dem Hochdruckanschluss 17 oder mit dem Niederdruckanschluss 21. Der Ringraum 52 ist über einen Kanal 68 ebenso ständig mit dem
Hochdruckanschluss 17 verbunden wie der Druckraum 40 über einen Kanal 70.
Man beachte, dass bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Abschnitt 46 der Düsennadel 36 den gleichen Durchmesser Dl aufweist wie der Steuerkolben 34 (Durchmesser D2 und D3) . Hieraus ergibt sich auch, dass die beiden Druckflächen 38a (stromaufwärts und stromabwärts vom Ventilsitz) und 38b, auf eine Ebene senkrecht zur Längsachse des Ventilelements 32 projiziert, bei vom Ventilsitz abgehobenem Ventilelement in der Summe die gleiche hydraulisch wirksame Fläche bilden wie die Steuerfläche 58.
Die in Figur 2 dargestellte Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 arbeitet folgendermaßen: Im Ausgangszustand, bei stromlosem Schaltventil 66, ist der Steuerraum 60 über die kombinierte Zulauf- und Ablaufdrossel 64 sowie die Zulaufdrossel 62 mit dem Hochdruckanschluss 17 und somit mit dem Rail 16 verbunden. Im Steuerraum 60 herrscht somit der hohe Raildruck. Dieser herrscht über den Kanal 68 auch im Ringraum 52 und über den Kanal 70 auch im Druckraum 40. Aufgrund gewisser nicht vermeidbarer Leckagen durch die Führung der Düsennadel 36 im Düsenkörper 24 und des Steuerkolbens 34 im Hauptkörper 26 herrscht auch im Koppelraum 50 Raildruck.
Da, wie oben bereits erwähnt wurde, bei geschlossenem Ventilelement 32 nur ein Teil der Druckfläche 38a von dem im Druckraum 40 herrschenden hohen Druck beaufschlagt wird, ergibt sich in der Summe mit der Druckfläche 38b eine etwas geringere in Öffnungsrichtung wirkende hydraulische Kraft als die an der Steuerfläche 58 in Schließrichtung wirkende Kraft. Durch diese Kraftdifferenz und durch die Feder 55 wird das Ventilelement 32 gegen den Ventilsitz im Bereich der Kraftstoff-Austrittsöffnungen 42 gedrückt (dabei liegt der Steuerkolben 34 mit seiner Endfläche 48 an der
Endfläche 51 der Düsennadel 36 an) . Kraftstoff kann somit durch die Kraftstoff-Austrittsöffnungen 42 nicht austreten.
Wird nun das Schaltventil 66 bestromt, wird die Verbindung der kombinierten Zulauf- und Ablaufdrossel 64 zum
Hochdruckanschluss 17 unterbrochen und diese stattdessen mit dem Niederdruckanschluss 21 verbunden. Durch die Drosselwirkung der kombinierten Zulauf- und Ablaufdrossel 64 und der Zulaufdrossel 62 sinkt der Druck im Steuerraum 60 ab.
Aufgrund der Druck- und Kraftdifferenz zwischen der Endfläche 48 und der Steuerfläche 58 des Steuerkolbens 34 beginnt sich der Steuerkolben 34 nun, entgegen der Kraft der Feder 55, in Figur 2 nach oben zu bewegen. Damit sinkt durch die Volumenvergrößerung der Druck im Koppelraum 50. Durch die sich nun einstellende Druck- beziehungsweise Kraftdifferenz zwischen der Endfläche 51 und der Druckfläche 38a und 38b bewegt sich auch die Düsennadel 36 in Figur 2 nach oben, sie hebt also von ihrem Ventilsitz im Bereich der Kraftstoff-Austrittsöffnungen 42 ab, so dass nun auch der stromabwärts vom Ventilsitz liegende Bereich der Druckfläche 38a in Öffnungsrichtung wirkt, was den ÖffnungsVorgang unterstützt. Somit kann Kraftstoff vom Rail 16 über den Hochdruckanschluss 17, den Kanal 68, den
Ringraum 52, den Kanal 70 und den Druckraum 40 über die Kraftstoff-Austrittsöffnungen 42 in den Brennraum 20 eingespritzt werden. Zur Beendigung einer Einspritzung wird das Schaltventil 66 wieder in seine geschlossene Stellung gebracht, in welcher die Zulauf- und Ablaufdrossel 64 mit dem Hochdruckanschluss 17 verbunden ist. Der Druck im Steuerraum 60 steigt nun wieder auf Raildruck an. Hierdurch wird der Steuerkolben 34 angehalten und wieder in Schließrichtung bewegt, da der Druck im Koppelraum 50 zunächst geringer ist als im Steuerraum 60. In der Folge steigt der Druck im Koppelraum 50 wegen der Volumenverkleinerung bis auf Raildruck an.
In dem vorliegend betrachteten Fall, in dem der Steuerkolben 34 den gleichen Durchmesser D2 aufweist wie der Abschnitt 46 der Düsennadel (Durchmesser Dl) , setzt der Steuerkolben 34 erst jetzt wieder mit der Endfläche 48 auf der Endfläche 51 der Düsennadel 36 auf. Mittels der Feder
55 wird nun das an sich druckausgeglichene Ventilelement 32 geschlossen. Mit abnehmendem Hub des Ventilelements 32 beginnt die Düsennadel 36 die Strömung im Bereich der Druckfläche 38a zu drosseln, wodurch der dort anliegende Druck absinkt. Hierdurch wird das Schließen des
Ventilelements 32 hydraulisch unterstützt. Sobald die Düsennadel 36 wieder am Ventilsitz im Bereich der Kraftstoff-Austrittsöffnungen 42 anliegt, ist die Einspritzung beendet.
Aus der obigen Funktionsbeschreibung erkennt man, dass durch den Koppelraum 50 die Düsennadel 36 hydraulisch mit dem Steuerkolben 34 gekoppelt ist. Die Endfläche 48, der Koppelraum 50 und die Endfläche 51 bilden insoweit insgesamt einen hydraulischen Koppler 71. Man erkennt ferner, dass zwischen dem Druckraum 40 und dem Steuerraum 60 in Form des Ringraums 52 und des Koppelraums 50 nur solche, das Ventilelement 32 umgebende Räume vorhanden sind, in denen wenigstens zeitweise und wenigstens in etwa der auch am Hochdruckanschluss 17 beziehungsweise im Rail 16 anliegende hohe Raildruck herrscht. Das Ventilelement 32 "schwimmt" also in Kraftstoff mit hohem Druck.
In Figur 3 ist eine alternative Ausführungsform einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 gezeigt. Dabei gilt hier sowie bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen, dass solche Elemente und Bereiche, welche äquivalente Funktionen zu vorab beschriebenen Elementen und Bereiche aufweisen, die gleichen Bezugszeichen tragen und nicht nochmals im Detail erläutert sind. Der Einfachheit halber sind ferner nicht alle Bezugszeichen eingetragen.
Im Unterschied zu dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Schaltventil 66 bei der in Figur 3 gezeigten Kraftstoff-Einspritzvorrichtung als 2/2- Schaltventil ausführt. Mit diesem kann der Steuerraum 60 über die in diesem Fall nur als Ablaufdrossel 64 ausgebildete Einrichtung entweder mit dem Niederdruckanschluss 21 verbunden oder von diesem getrennt werden. Darüber hinaus ist im Kanal 70, welcher den
Ringraum 52 mit dem Druckraum 40 verbindet, eine Drossel 72 vorgesehen. In der Folge liegt der Druck im Druckraum 40 bei geöffnetem Ventilelement 32 etwas unterhalb des Raildrucks . Auf diese Weise wird der Schließvorgang des Ventilelements 32 vereinfacht beziehungsweise beschleunigt. Es versteht sich, dass die Drossel 72 auch an anderer Stelle zwischen Hochdruckanschluss 17 und Druckraum 40 angeordnet sein kann, beispielsweise im Kanal 68.
Bei der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform sind die Durchmesser D2 und D3 des Steuerkolbens 34 größer als der Durchmesser Dl des Abschnitts 46 der Düsennadel 36. Dies hat zur Folge, dass während des Öffnungsvorganges, also bei geöffnetem Schaltventil 66, der Druck im Koppelraum 50 sinkt und die Düsennadel 36 sehr schnell wieder in Anlage an den Steuerkolben 34 gelangt. Außerdem wird hierdurch beim Öffnungshub des Ventilelements 32 durch den hydraulischen Koppler 71 eine in Schließrichtung auf den Steuerkolben 34 wirkende "hydraulische Feder" gespannt, die den anschließenden Schließvorgang auch bei in geöffnetem Zustand an sich druckausgeglichenem Ventilelement 32 unterstützt .
Bei der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform ist der Koppelraum 50 nicht zwischen Ventilelement 32 und Gehäuse 22, sondern zwischen Ventilelement 32 und einer zusätzlichen Hülse 74 gebildet. Diese wird von einer Feder 76, die sich am Hauptkörper 26 abstützt, gegen den Düsenkörper 24 beaufschlagt. Außerdem hat der Steuerkolben 34 in Figur 5 oberhalb des Ringbunds 56 einen größeren
Durchmesser D3 als unterhalb des Ringbunds 56 (Durchmesser D2). Dies gestattet einen zusätzlichen Freiheitsgrad bei der Abstimmung der Schließ- und Öffnungseigenschaften der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18. Die Hülse 74 gestattet eine deutliche Vergrößerung des Ringraums 52, was die Herstellung und Ausgestaltung des Hauptkörpers 26 vereinfacht. Darüber hinaus sorgt das vergrößerte Volumen des Ringraums 52 für eine verbesserte Dämpfungseigenschaft, beispielsweise zum Dämpfen von Druckwellen. Ferner ist bei der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform die Hülse 54 einstückig mit dem Endkörper 28.
In Figur 6 ist eine fünfte Ausführungsform der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung dargestellt, die im wesentlichen gleich ist wie bei den Ausführungsformen gemäß den Figuren 2 bis 5, jedoch der Steuerkolben 34 wie die Düsennadel 36 im Düsenkörper 24 geführt ist und nicht im Hauptkörper 26. Dies hat den Vorteil, dass die Führungen für die Düsennadel 36 und den Steuerkolben 34, die durch eine Bohrung 25 im Düsenkörper 24 gebildet sind, mit hoher Genauigkeit gefertigt werden können. Der Durchmesser Dl der Düsennadel 36 und der Durchmesser D2 des Steuerkolbens 34 können gleich oder unterschiedlich sein, wodurch das Volumen des Koppelraums 50 variiert werden kann. Durch einen am Steuerkolben 34 oder an der Düsennadel 36 vorgesehenen, im Durchmesser verringerten Abschnitt kann das Volumen des Koppelraums 50 ebenfalls variiert werden, wodurch das Verhalten des Kopplers 71 beeinflusst werden kann.
In Figur 7 ist eine sechste Ausführungsform der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung dargestellt, bei der der grundsätzliche Aufbau gleich ist wie bei der Ausführungsform gemäß Figur 5, bei der jedoch eine zusätzliche Drossel 86 vorgesehen ist, die in der Verbindung des Druckraums 40 mit dem Hochdruckanschluss 17 angeordnet ist. Bei der Ausführung gemäß Figur 7 ist die zusätzliche Drossel 86 in einer zum Druckraum 40 führenden Verzweigung des Kanals 68 angeordnet, wobei vom Kanal 68 stromaufwärts vor der zusätzlichen Drossel 86 die Verbindung in den Steuerraum 60 abführt, in der die
Zulaufdrossel 62 angeordnet ist. Zwischen der Hülse 54 und dem Hauptkörper 26 ist dabei ein Dichtelement 86 angeordnet, durch das der Ringraum 52 in zwei voneinander getrennte Ringraumbereiche 52a und 52 b unterteilt wird. Die Verbindung zum Steuerraum 60 führt durch den
Ringraumbereich 52a und die Zulaufdrossel 62 in der Hülse 54 in den Steuerraum 60. Die zusätzliche Drossel 86 ist somit nur in der Verbindung zum Druckraum 40 wirksam, die in den Ringraumbereich 52b mündet und von dort in den Druckraum 40 weiterführt.
Bei einer in Figur 8 dargestellten, gegenüber Figur 7 modifizierten Ausführung ist vorgesehen, dass der Ringraum 52 durch ein zwischen dem Hauptkörper 26 und der Hülse 54 eingespanntes Dichtelement 87 in zwei voneinander getrennte Ringraumbereiche 52a und 52b unterteilt ist. Der Steuerkolben 34 weist an seinem in der Hülse 54 angeordneten Ende einen vergrößerten Durchmesser D4 auf, über den der Steuerkolben 34 in der Hülse 54 geführt ist. Zwischen dem übrigen in der Hülse 54 angeordneten Schaft des Steuerkolbens 34 und der Hülse 34 ist somit ein Ringspalt vorhanden. Der Hochdruckanschluss 17 mündet in den Ringraumbereich 52a, von dem die Verbindung in den Steuerraum 60 mit der Zulaufdrossel 62 abführt. Vom Ringraumbereich 52a führt außerdem über die zusätzliche Drossel 86 eine Verbindung in den Ringspalt zwischen dem Schaft des Steuerkolbens 34 und der Hülse 54 ab, wobei der Ringspalt mit dem Ringraumbereich 52b in Verbindung steht. Die Verbindung des Ringraumbereichs 52b und damit des Druckraums 40 mit dem Hochdruckanschluss 17 erfolgt somit über die zusätzliche Drossel 86, die jedoch für die Verbindung des Steuerraums 60 mit dem Hochdruckanschluss 17 nicht wirksam ist.
In Figur 9 ist eine weitere Ausführungsform der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung dargestellt, die insbesondere für die Ausführungsform gemäß Figur 8 jedoch auch für alle anderen vorstehend erläuterten Ausführungsformen geeignet ist. In Figur 9 ist die Hülse 54 dargestellt, in der der Steuerkolben 34 mit seinem im Durchmesser vergrößerten Ende geführt ist. Die Zulaufdrossel 62 ist dabei durch mehrere, beispielsweise etwa 4 bis 9, im Durchmesser sehr kleine Bohrungen 63 gebildet, die vorzugsweise durch Laserbohren in die Hülse 54 eingebracht sind. Die Bohrungen 63 sind über den Umfang der Hülse 54 verteilt angeordnet und der
Durchmesser der Bohrungen 63 kann etwa 0,1 mm betragen. Der Ein- und/oder Auslaufbereich der Bohrungen 63 kann gerundet sein, beispielsweise mittels eines hydroerosiven Verfahrens. Die Bohrungen 63 haben zusätzlich zur Drosselfunktion auch die Funktion eines Filters, so dass ein zusätzlicher Filter im Bereich des Hochdruckanschlusses 17 gegebenenfalls entfallen kann. Ein Verstopfen der Zulaufdrossel 62 ist dabei wegen der mehrfach vorhandenen Bohrungen 63 unwahrscheinlich. Auch die zusätzliche Drossel 86 in der Verbindung zum Druckraum 40 kann durch mehrere Bohrungen 88 mit kleinem Durchmesser in der Hülse 54 gebildet sein, wie dies in Figur 9 dargestellt ist. Zur Bildung der Drossel 86 können beispielsweise etwa 20 bis 50 Bohrungen 88 vorgesehen sein, die jeweils einen Durchmesser von etwa 0,1 mm aufweisen können. Die Bohrungen 88 sind über den Umfang der Hülse 54 verteilt angeordnet. In Figur 9 ist außerdem auch das Dichtelement 87 dargestellt, durch das die beiden Ringraumbereiche 52a und 52b gemäß Figur 8 voneinander getrennt werden.

Claims

R.311141-1Ansprüche
1. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) für eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, mit einem Gehäuse (22) und einem in dem Gehäuse (22) angeordneten Ventilelement (32), welches mit einem im
Bereich mindestens einer Kraftstoff-Austrittsöffnung (42) liegenden Ventilsitz zusammenarbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (32) mehrteilig ist (34, 36) und mindestens zwei Teile (34, 36) des Ventilelements (32) über einen hydraulischen Koppler (71) miteinander gekoppelt sind.
2. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement eine hydraulische Steuerfläche (58) aufweist, die einen Steuerraum (60) begrenzt, in dem im Betrieb ein variabler Steuerdruck herrscht.
3. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (32) eine hydraulische Druckfläche (38) aufweist, die einen Druckraum (40) begrenzt, der mit einem Hochdruckanschluss (17) verbunden ist, und dass sie so ausgebildet ist, dass in zwischen Steuerraum (60) und Druckraum (40) liegenden Räumen (50, 52), die das Ventilelement (32) umgeben, im Betrieb wenigstens zeitweise und wenigstens in etwa der am Hochdruckanschluss (17) herrschende hohe Kraftstoffdruck herrscht .
4. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Koppelraum (50) des hydraulischen Kopplers (71) von einem mit dem Hochdruckanschluss (17) verbundenen Hochdruckraum (52) durch eine Hülse (74) abgetrennt ist.
5. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Teile (34,36) des Ventilelements (32) in demselben Gehäuseteil (24) der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung (18) geführt sind.
6. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im hydraulischen Koppler (71) liegenden hydraulisch wirksamen Endflächen (48, 51) der beiden Teile (34, 36) des Ventilelements (32) unterschiedlich groß sind.
7. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die im hydraulischen Koppler
(71) liegende hydraulisch wirksame Endfläche (48) des Teils (34) des Ventilelements (32), das von einer Kraftstoff- Austrittsöffnung (42) entfernt angeordnet ist, größer ist als die im hydraulischen Koppler (71) liegende hydraulisch wirksame Endfläche (51) des anderen Teils (36) .
8. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die bei geöffnetem Ventilelement (32) hydraulisch wirksame Druckfläche (38) und die hydraulisch wirksame Steuerfläche (58) wenigstens in etwa gleich groß sind.
9. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulisch wirksame Steuerfläche (58) größer ist als die bei geöffnetem Ventilelement (32) hydraulisch wirksame Druckfläche (38) .
10. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum (40) mit dem Hochdruckanschluss (17) über eine Strömungsdrossel (72) verbunden ist.
11. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (60) über eine Strömungsdrossel (62) wenigstens mittelbar mit dem Hochdruckanschluss (17) verbunden ist, und ein elektromagnetisches Schaltventil (66) vorhanden ist, welches den Steuerraum (60) mit einem Niederdruckanschluss (21) verbinden kann.
12. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (66) den Steuerraum (60) entweder mit dem Niederdruckanschluss (21) oder dem Hochdruckanschluss (17) verbinden kann.
13. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsdrossel (62; 72) durch mehrere Bohrungen (63; 88) mit kleinem Durchmesser gebildet ist.
PCT/EP2006/062779 2005-07-25 2006-05-31 Kraftstoff-einspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine mit kraftstoff-direkteinspritzung WO2007012510A1 (de)

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CN200680027271XA CN101228347B (zh) 2005-07-25 2006-05-31 用于具有燃料直喷功能的内燃机的燃料喷射装置
DE502006006260T DE502006006260D1 (de) 2005-07-25 2006-05-31 Kraftstoff-einspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine mit kraftstoff-direkteinspritzung
AT06777252T ATE458909T1 (de) 2005-07-25 2006-05-31 Kraftstoff-einspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine mit kraftstoff- direkteinspritzung
US11/996,558 US8136741B2 (en) 2005-07-25 2006-05-31 Fuel injection device for an internal combustion engine using direct fuel injection
BRPI0613995A BRPI0613995B1 (pt) 2005-07-25 2006-05-31 dispositivo injetor de combustível para motor de combustão com injeção direta de combustível
JP2008523271A JP4714268B2 (ja) 2005-07-25 2006-05-31 燃料直噴式内燃機関のための燃料噴射装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007141094A1 (de) 2006-06-09 2007-12-13 Robert Bosch Gmbh Kraftstoff-einspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine
WO2008083881A1 (de) * 2007-01-09 2008-07-17 Robert Bosch Gmbh Injektor zum einspritzen von kraftstoff in brennräume von brennkraftmaschinen

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2568157A1 (de) * 2011-09-08 2013-03-13 Delphi Technologies Holding S.à.r.l. Einspritzdüse
DE102013224404A1 (de) * 2013-11-28 2015-05-28 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor
DE102014201850A1 (de) * 2014-02-03 2015-08-06 Robert Bosch Gmbh Düsenbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor sowie Kraftstoffinjektor
DE102017205018A1 (de) * 2017-03-24 2018-09-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Drosselstelle in einem Bauteil, insbesondere in einem Kraftstoffinjektor sowie Kraftstoffinjektor selbst
CN112796916B (zh) * 2021-03-08 2024-03-19 钧风电控科技(泰州)有限责任公司 一种阀杆组件及高压燃料喷射阀

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10164123A1 (de) 2001-12-24 2003-01-30 Bosch Gmbh Robert Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
US6547213B1 (en) 1999-09-30 2003-04-15 Robert Bosch Gmbh Valve for controlling liquids
WO2003064847A1 (de) 2002-01-30 2003-08-07 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
DE10217594A1 (de) 2002-04-19 2003-11-06 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
DE10225686A1 (de) 2002-06-10 2004-01-08 Siemens Ag Hubübertragungselement für ein Einspritzventil
US20040154562A1 (en) 2001-10-19 2004-08-12 Patrick Mattes Valve for controlling liquids
DE102004002299A1 (de) 2004-01-16 2005-08-04 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor mit direkt angesteuertem Einspritzventilglied

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0759919B2 (ja) * 1986-04-04 1995-06-28 日本電装株式会社 デイ−ゼルエンジン用燃料噴射制御装置
DE19742320A1 (de) * 1997-09-25 1999-04-01 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzventil
DE19936668A1 (de) * 1999-08-04 2001-02-22 Bosch Gmbh Robert Common-Rail-Injektor
DE10014450A1 (de) * 2000-03-23 2001-09-27 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff mit variablem Einspritzdruckverlauf
DE10020867B4 (de) * 2000-04-28 2006-07-06 Robert Bosch Gmbh Common-Rail-Injektor
DE10032517A1 (de) * 2000-07-05 2002-01-24 Bosch Gmbh Robert Injektor mit Steuerteilführung
DE10102684A1 (de) * 2001-01-22 2002-08-08 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Formung eines flexiblen Einspritzdruckverlaufes mittels eines schaltbaren Aktors
DE10121892A1 (de) * 2001-05-05 2002-11-07 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
DE10122256A1 (de) * 2001-05-08 2002-11-21 Bosch Gmbh Robert Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Common-Rail-Injektor, sowie Kraftstoffsystem und Brennkraftmaschine
US6647744B2 (en) 2002-01-30 2003-11-18 Exxonmobil Upstream Research Company Processes and systems for liquefying natural gas
DE10229418A1 (de) * 2002-06-29 2004-01-29 Robert Bosch Gmbh Einrichtung zur Dämpfung des Nadelhubes an Kraftstoffinjektoren
DE10229415A1 (de) * 2002-06-29 2004-01-29 Robert Bosch Gmbh Einrichtung zur Nadelhubdämpfung an druckgesteuerten Kraftstoffinjektoren
JP3832401B2 (ja) * 2002-08-07 2006-10-11 トヨタ自動車株式会社 燃料噴射装置
DE10315016A1 (de) * 2003-04-02 2004-10-28 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor mit leckagefreiem Servoventil

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6547213B1 (en) 1999-09-30 2003-04-15 Robert Bosch Gmbh Valve for controlling liquids
US20040154562A1 (en) 2001-10-19 2004-08-12 Patrick Mattes Valve for controlling liquids
DE10164123A1 (de) 2001-12-24 2003-01-30 Bosch Gmbh Robert Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
WO2003064847A1 (de) 2002-01-30 2003-08-07 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
DE10217594A1 (de) 2002-04-19 2003-11-06 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
DE10225686A1 (de) 2002-06-10 2004-01-08 Siemens Ag Hubübertragungselement für ein Einspritzventil
DE102004002299A1 (de) 2004-01-16 2005-08-04 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor mit direkt angesteuertem Einspritzventilglied

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007141094A1 (de) 2006-06-09 2007-12-13 Robert Bosch Gmbh Kraftstoff-einspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine
WO2008083881A1 (de) * 2007-01-09 2008-07-17 Robert Bosch Gmbh Injektor zum einspritzen von kraftstoff in brennräume von brennkraftmaschinen
US8069840B2 (en) 2007-01-09 2011-12-06 Robert Bosch Gmbh Injector for injecting fuel into combustion chambers of internal combustion engines

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