WO2008017614A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2008017614A1
WO2008017614A1 PCT/EP2007/057871 EP2007057871W WO2008017614A1 WO 2008017614 A1 WO2008017614 A1 WO 2008017614A1 EP 2007057871 W EP2007057871 W EP 2007057871W WO 2008017614 A1 WO2008017614 A1 WO 2008017614A1
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fuel
force
injection device
chamber
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PCT/EP2007/057871
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Georg Bachmaier
Gerit Ebelsberger
Bernhard Gottlieb
Michael HÖGE
Andreas Kappel
Erhard Magori
Randolf Mock
Thomas Vontz
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means

Definitions

  • the present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a fuel injection device for an internal combustion engine which is known from DE 102 46 974 and is used, for example, for a common-rail injection system, comprises an inlet opening, an outlet opening, a housing and a piston as a nozzle needle, wherein the piston, which has a front end and a rear end, in a recess formed in the housing, between one
  • the fuel injection device known from DE 102 46 974 enables a high injection pressure of the fuel to be injected, but can not achieve extremely fast and precise multiple direct injection as desired for diesel engines in order to achieve better combustion and reduce pollutant emissions.
  • the present invention has for its object to provide a fuel injection device for an internal combustion engine, which allows a particularly precise and fast Einsprit ⁇ tion.
  • the object underlying the invention is achieved by a fuel injection device for an internal combustion engine having the features of patent claim 1.
  • the invention opens the inlet opening in the fuel ⁇ space, and opens the channel in the front chamber, so that a pressure equalization between the front chamber and the rear chamber takes place.
  • the injection device is not particularly complex and therefore inexpensive to manufacture.
  • the piston is rotationally symmetrical, and the channel extends along the axis of symmetry through the piston.
  • the channel thus does not obstruct the Vorse ⁇ hung of shut-off elements between the housing and the piston.
  • the preferred embodiment extends around the piston a stop edge which abuts in the closed ⁇ position against the sealing seat and so the outlet opening closing off opposite the inlet opening, and extends around the piston a further stop edge, which in the Sch.stel- lung against the sealing seat abuts and thus shuts off the outlet opening opposite the channel.
  • a large number of injection holes can be formed between the two stop edges, as a result of which only a small dead volume between the two stop edges is required and the injection volume can be easily controlled.
  • the two stop edges make a stable, tight and permanent shut-off of the outlet port.
  • the piston is configured such that in the closed position, fuel at the rear end exerts a force on the piston along the piston (4, 4a) that is substantially equal in magnitude to a force that is fuel in the piston front chamber along the piston exerts.
  • the isobar piston with little effort from the closed position to the injection position.
  • “Essentially” in this case means that a difference in the forces at the front end and at the rear end is negligible, the injection position in this context being any position of the piston in which the outlet opening is not closed.
  • the piston is formed so that in the closed position ⁇ fuel in the fuel space exerts substantially no force on the front end.
  • pressure differences affect Zvi ⁇ rule the fuel in the rear chamber and the fuel in the area at the front end, in which the inlet port opens, not isobaric equilibrium of forces.
  • a sleeve between the rear end of the piston and the housing is provided.
  • the sleeve makes it possible to form the piston in such a way that, in the closed position, fuel in a region at the front end, in which the inlet opening opens, exerts substantially no force on the front end.
  • the piston is designed such that in the closed position, fuel at the rear end exerts a force on the piston along the piston which is substantially equal in magnitude to a force that is fuel in a region at the front end. in which the channel opens, along which piston exerts.
  • an equilibrium of forces can then also be set if the fuel in the rear chamber has a different pressure than the fuel in an area at the front end in which the inlet opening opens.
  • the piston is formed so that in the injection position, a force exerted by fuel at the rear end of the piston along the piston, in absolute value, the fuel is a Kraftdiffe ⁇ rence smaller than a force of the front end on the piston along the piston exerts.
  • an area on the front side of the piston between the two stop edges, which covers the outlet opening, can thus be created.
  • a spring is provided which exerts a force on the rear end along the piston in the injection position, which is the same magnitude as the force difference.
  • FIG. 1 is a cross section of a fuel injection device
  • FIG. FIG. 2 shows a cross section of a further fuel injection device
  • FIG. 3 is a detailed view of the front end of the fuel injector of FIG. 1;
  • FIG. 4 is a detailed view of the front end of the fuel injector of FIG. Second
  • FIG. 1 shows a cross section through a force injection device for an internal combustion engine. At least one outlet opening ⁇ A 1 in the housing 2 is connected to a collecting line (common rail, not shown), in which
  • Fuel under high pressure (about 2000 bar) is located, and opens, at least in the closed position in a recess in the interior of the housing 2 at the height of a groove 3, the ring ⁇ runs around a cylindrical piston 4, the recess in the recess is recorded and represents a nozzle needle.
  • the piston 4 is connected at its rear end with a drive rod 5, which runs through a cylindrical Antriebsstan ⁇ gen Edition 6 and is preferably formed integrally with the piston 4.
  • the drive rod 5 and thus the piston 4 are reciprocated along the recess between a closed position and an injection position by a piezoelectric actuator (not shown) disposed behind the drive rod guide 6 integral with the housing 2.
  • the drive rod 5 is actuated by a Ak ⁇ tor, such as a servo valve or a piezoelekt ⁇ step actuator.
  • a rear chamber 7 is provided which can be constricted in the injection Stel ⁇ lung to a narrow slot and egg NEN channel 8, which is arranged along the axis of symmetry S of the piston 4, with a front chamber 9 connected to the front end of the piston 4.
  • the front chamber 9 which may also be narrowed in the closed position to a narrow slot, open several outlet openings 10. From the outside of the housing 2 run a plurality of leakage holes 11 to the recess in the housing 2 in height of the piston 4 and the drive rod guide 6. From the front chamber 9 can leak some leakage on the tight leadership of the piston 4 in the housing 2.
  • FIG. 3 shows a detailed view of the front end of the fuel injection device of FIG. 1.
  • a fuel space 17 is formed as a gap between the piston 4 and the housing 2, so that fuel in the injection position can flow along the gap from the inlet port 1 to the outlet ports 10.
  • the fuel injection device is located in FIG. 3 in the closed position.
  • the front stop edge 14 abuts di ⁇ rectly before the exhaust ports 10 which are annularly arranged along the inner wall, so that fuel, which is located in the rear chamber 7 or the front chamber 9, not escape from the housing 2 from the exhaust ports 10 can.
  • the rear stop edge 15 abuts directly behind the outlet openings 10 against the housing 2, so that fuel can not flow from the at least one inlet opening 1 to the outlet openings 10.
  • the stop edges 14 and 15 and annular projections may be provided which extend below or above the outlet openings 10 along the inner wall of the recess (or to the piston 4) and in the closed position against the piston 4.
  • the front and rear stop edge 14, 15 form sealing edges which close the outlet openings 10 in the closed position and separate the fuel space 20 from the front chamber 9.
  • FIG. Fig. 2 shows another fuel injection device.
  • the same elements are denoted by the same reference numerals followed by a lower case letter "a.”
  • the other fuel injection device differs from the fuel injection device of Fig. 1 by a sleeve 16a surrounding the rear end of the piston 4a
  • the sleeve 16a may be fixedly connected to the housing 4a.
  • the fuel injector also has no spring 12.
  • fuel in the fuel chamber 17a is prevented from applying force to the forward end
  • the piston is further configured such that fuel at the rear end exerts on the piston 2a a force equal in magnitude to a force which exerts fuels in the front chamber 9a on the piston 2a.
  • FIG. 4 shows a detailed view of the front end of the fuel injection device of FIG. 2.
  • the variables R, r s , r h , r v are chosen such that the rear effective cross-sectional area A h is as large as the effective cross-sectional area A k of the front chamber.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Einlassöffnung (1), einer Auslassöffnung (10), einem Gehäuse (2) und einem Kolben (4), wobei der Kolben (4), der ein vorderes Ende und ein hinteres Ende aufweist, in einer Ausnehmung, die in dem Gehäuse (2) ausgebildet ist, zwischen einer Schließstellung und einer Einspritzstellung verschiebbar ist, wobei ein Kanal (8) vom vorderen Ende des Kolbens (4) zum hinteren Ende des Kolbens (4) verläuft, wobei hinter dem hinteren Ende des Kolbens (4) eine hintere Kammer (7) ausgebildet ist, in welcher der Kanal (8) mündet, wobei vor dem vorderen Ende des Kolbens (4) eine vordere Kammer (9) ausgebildet ist, wobei seitlich zwischen dem Gehäuse (2) und dem vorderen Ende des Kolbens (4) ein Kraftstoffraum (17) ausgebildet ist, und wobei der Kolben (4) in der Schließstellung an einem Dichtsitz (14, 15) anliegt und so die Auslassöffnung (10) verschließt. Eine besonders präzise und schnelle Einspritzung wird dadurch ermöglicht, dass die Einlassöffnung (1) in dem Kraftstoffraum (17) mündet, und dass der Kanal (8) in der vorderen Kammer (9) mündet, so dass ein Druckausgleich zwischen dem vorderen Kammer (9) und der hinteren Kammer (7) stattfindet.

Description

Beschreibung
Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritz- vorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein solche Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brenn- kraftmaschine, die aus der DE 102 46 974 bekannt ist und zum Beispiel für ein Common-Rail-Einspritzsystem verwendet wird, umfasst eine Einlassöffnung, eine Auslassöffnung, ein Gehäuse und einen Kolben als Düsennadel, wobei der Kolben, der ein vorderes Ende und ein hinteres Ende aufweist, in einer Aus- nehmung, die in dem Gehäuse ausgebildet ist, zwischen einer
Schließstellung und einer Einspritzstellung verschiebbar ist, wobei ein Kanal vom vorderen Ende des Kolbens zum hinteren Ende des Kolbens verläuft, wobei hinter dem hinteren Ende des Kolbens eine hintere Kammer ausgebildet ist, in welcher der Kanal mündet, wobei vor dem vorderen Ende des Kolbens eine vordere Kammer ausgebildet ist, wobei seitlich zwischen dem Gehäuse und dem vorderen Ende des Kolbens ein Kraftstoffräum ausgebildet ist, und wobei das vordere Ende des Kolbens in der Schließstellung an einem Dichtsitz anliegt und so die Auslassöffnung verschließt.
Die aus der DE 102 46 974 bekannte Kraftstoffeinspritzvorrichtung ermöglicht einen hohen Einspritzdruck des einzuspritzenden Kraftstoffs, kann aber keine extrem schnelle und präzise Mehrfachdirekteinspritzung erreichen wie für Dieselmotoren erwünscht, um eine bessere Verbrennung zu erzielen und den Schadstoffausstoß zu verringern.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die eine besonders präzise und schnelle Einsprit¬ zung ermöglicht. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß mündet die Einlassöffnung in dem Kraftstoff¬ raum, und mündet der Kanal in der vorderen Kammer, so dass ein Druckausgleich zwischen dem vorderen Kammer und der hinteren Kammer stattfindet.
Vorteilhafterweise ist zur Bewegung des Kolbens nur ein ge¬ ringer Kraftaufwand erforderlich und kann das Öffnen und Schließen der Auslassöffnung lediglich durch das Verschieben des Kolbens bewirkt werden. Zudem ist die Einspritzvorrich- tung nicht besonders komplex und daher günstig zu fertigen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kolben rotationssymmetrisch ausgebildet, und verläuft der Kanal entlang der Symmetrieachse durch den Kolben.
Vorteilhafterweise behindert der Kanal somit nicht die Vorse¬ hung von Absperrelementen zwischen dem Gehäuse und dem Kolben .
In einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform verläuft um den Kolben eine Anschlagskante, die in der Schlie߬ stellung gegen den Dichtsitz stößt und so die Auslassöffnung gegenüber der Einlassöffnung absperrt, und verläuft um den Kolben eine weitere Anschlagskante, die in der Schließstel- lung gegen den Dichtsitz stößt und so die Auslassöffnung gegenüber dem Kanal absperrt .
Vorteilhafterweise kann eine große Anzahl Einspritzlöcher zwischen den beide Anschlagkanten ausgebildet werden, weswe- gen nur ein geringes Totvolumen zwischen den zwei Anschlagkanten erforderlich ist und sich das Einspritzvolumen leicht steuern lässt. Zudem stellen die zwei Anschlagkanten eine stabile, dichte und dauerhafte Absperrung der Auslassöffnung dar .
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Kolben so ausgebildet, dass in der Schließstellung Kraftstoff an dem hinteren Ende auf den Kolben entlang dem Kolben (4, 4a) eine Kraft ausübt, die vom Betrag her im Wesentlichen gleich einer Kraft ist, die Kraftstoff in der vorderen Kammer entlang dem Kolben ausübt.
Vorteilhafterweise ist es möglich, den isobar ausgebildeten Kolben mit geringem Kraftaufwand aus der Schließstellung in die Einspritzstellung zu verschieben. „Im Wesentlichen" bedeutet in diesem Fall, dass ein Unterschied der Kräfte am vorderen Ende und am hinteren Ende zu vernachlässigen ist. Die Einspritzstellung ist in diesem Zusammenhang eine jede Stellung der Kolbens, in welcher die Auslassöffnung nicht verschlossen ist.
In einer Weiterbildung der weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Kolben so ausgebildet ist, dass in der Schlie߬ stellung Kraftstoff in dem Kraftstoffräum im Wesentlichen keine Kraft auf das vordere Ende ausübt.
Vorteilhafterweise beeinflussen dann Druckunterschiede zwi¬ schen dem Kraftstoff in der hinteren Kammer und dem Kraftstoff in dem Bereich am vorderen Ende, in dem die Einlassöffnung mündet, nicht das isobare Kräftegleichgewicht.
In noch einer Weiterbildung ist eine Hülse zwischen dem hinteren Ende des Kolbens und dem Gehäuse vorgesehen.
Vorteilhafterweise ermöglicht es die Hülse, den Kolben auf geschickte Weise so auszubilden, dass in der Schließstellung Kraftstoff in einem Bereich am vorderen Ende, in dem die Einlassöffnung mündet, im Wesentlichen keine Kraft auf das vordere Ende ausübt . In noch einer Weiterbildung ist der Kolben so ausgebildet, dass in der Schließstellung Kraftstoff an dem hinteren Ende auf den Kolben entlang dem Kolben eine Kraft ausübt, die vom Betrag her im Wesentlichen gleich einer Kraft ist, die Kraftstoff in einem Bereich an dem vorderen Ende, in dem der Kanal mündet, entlang dem Kolben ausübt.
Vorteilhafterweise lässt sich dann in der Schließstellung ein Kräftegleichgewicht auch einstellen, wenn der Kraftstoff in der hinteren Kammer einen anderen Druck hat als der Kraftstoff in einem Bereich am vorderen Ende, in dem die Einlassöffnung mündet .
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Kolben so ausgebildet, dass in der Einspritzstellung eine Kraft, die Kraftstoff an dem hinteren Ende auf den Kolben entlang dem Kolben ausübt, vom Betrag her um eine Kraftdiffe¬ renz kleiner als eine Kraft ist, die Kraftstoff an dem vorde- ren Ende auf den Kolben entlang dem Kolben ausübt.
Vorteilhafterweise lässt sich so ein Bereich an der Vorderseite des Kolbens zwischen den beiden Anschlagskanten schaffen, der die Auslassöffnung bedeckt.
In einer Weiterbildung der weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Feder vorgesehen, die in der Einspritzstellung eine Kraft auf das hintere Ende entlang dem Kolben ausübt, die vom Betrag her genauso groß wie die Kraftdifferenz ist.
Vorteilhafterweise lässt sich so auch in der Einspritzstel¬ lung ein Kräftegleichgewicht der auf den Kolben einwirkenden Kräfte herstellen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeich¬ nungen näher beschrieben.
Es zeigen:
FIG. 1 einen Querschnitt einer Kraftstoffeinspritzvorrich- tung;
FIG. 2 einen Querschnitt einer weiteren Kraftstoffeinspritz- vorrichtung;
FIG. 3 eine detaillierte Ansicht des vorderen Endes der Kraftstoffeinspritzvorrichtung aus FIG. 1; und
FIG. 4 eine detaillierte Ansicht des vorderen Endes der Kraftstoffeinspritzvorrichtung aus FIG. 2.
Ausführungsformen der Erfindung
FIG. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Krafteinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine. Mindestens eine Ein¬ lassöffnung 1 in dem Gehäuse 2 ist an eine Sammelleitung (Common Rail, nicht gezeigt) angeschlossen, in der sich
Kraftstoff unter hohem Druck (ca. 2000 bar) befindet, und mündet zumindest in der Schließstellung in einer Ausnehmung im Inneren des Gehäuses 2 auf der Höhe einer Nut 3, die ring¬ förmig um einen zylindrischen Kolben 4 läuft, der in der Aus- nehmung aufgenommen ist und eine Düsennadel darstellt. Seit¬ lich zwischen dem Gehäuse 2 und dem vorderen Ende des Kolbens 4 ist ein Kraftstoffräum 17 ausgebildet, während der Kolben 4 zwischen der Nut 3 und der hinteren Kammer dicht geführt ist. Der Kolben 4 ist an seinem hinteren Ende mit einer Antriebs- Stange 5 verbunden, die durch eine zylindrische Antriebsstan¬ genführung 6 läuft und vorzugsweise einstückig mit dem Kolben 4 ausgebildet ist. Die Antriebsstange 5 und somit der Kolben 4 werden von einem piezoelektrischen Aktuator (nicht gezeigt) , der hinter der fest mit dem Gehäuse 2 verbundenen Antriebsstangenführung 6 angeordnet ist, entlang der Ausnehmung zwischen einer Schließstellung und einer Einspritzstellung hin- und herbewegt. Die Antriebsstange 5 wird von einem Ak¬ tor, beispielsweise einem Servoventil oder einem piezoelekt¬ rischen Aktor, betätigt. Am hinteren Ende des Kolbens 4 ist eine hintere Kammer 7 vorgesehen, die in der Einspritzstel¬ lung zu einem schmalen Schlitz verengt sein kann und über ei- nen Kanal 8, der entlang der Symmetrieachse S des Kolbens 4 angeordnet ist, mit einer vorderen Kammer 9 am vorderen Ende des Kolbens 4 verbunden ist Bei der vorderen Kammer 9, die in der Schließstellung ebenfalls zu einem schmalen Schlitz verengt sein kann, münden mehrere Auslassöffnungen 10. Von der Außenseite des Gehäuses 2 laufen mehrere Leckagebohrungen 11 zu der Ausnehmung im Gehäuse 2 auf Höhe des Kolbens 4 und der Antriebsstangenführung 6. Aus der vorderen Kammer 9 kann etwas Leckage über die dichte Führung des Kolbens 4 im Gehäuse 2 abfließen.
FIG. 3 zeigt eine detaillierte Ansicht des vorderen Endes der Kraftstoffeinspritzvorrichtung aus FIG. 1. In dem Bereich vor der ringförmigen Nut 3 ist ein Kraftstoffräum 17 als ein Spalt zwischen dem Kolben 4 und dem Gehäuse 2 ausgebildet, so dass Kraftstoff in der Einspritzstellung entlang dem Spalt von der Einlassöffnung 1 zu den Auslassöffnungen 10 strömen kann. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung befindet sich jedoch in FIG. 3 in der Schließstellung.
Um das vordere Ende des sich verjüngenden Kolbens 4 verläuft eine ringförmige Nut 13, so dass zwei Anschlagskanten 14 und 15 ausgebildet sind. Die vordere Anschlagkante 14 stößt di¬ rekt vor den Auslassöffnungen 10, die ringförmig entlang der Innenwand angeordnet sind, gegen das Gehäuse 2, so dass Kraftstoff, der sich in der hinteren Kammer 7 oder der vorderen Kammer 9 befindet, nicht aus den Auslassöffnungen 10 austreten kann. Die hintere Anschlagkante 15 stößt direkt hinter den Auslassöffnungen 10 gegen das Gehäuse 2, so dass Kraftstoff nicht von der mindestens einen Einlassöffnung 1 zu den Auslassöffnungen 10 strömen kann. Statt der Anschlagkanten 14 und 15 können auch ringförmige Vorsprünge vorgesehen sein, die unter bzw. über den Auslassöffnungen 10 entlang der Innenwand der Ausnehmung (oder um den Kolben 4) verlaufen und in der Schließstellung gegen den Kolben 4 stoßen. Die vordere und hintere Anschlagkante 14, 15 bilden Dichtkanten, die in der Schließstellung die Auslassöffnungen 10 verschließen und den Kraftstoffräum 20 von der vorderen Kammer 9 trennen.
In der Schließstellung übt Kraftstoff am hinteren Ende des Kolbens eine Kraft Fh auf den Kolben aus, die das Produkt ei¬ ner hinteren effektiven Querschnittsfläche Ah (Querschnitt des Kolbens π-R2 abzüglich der Querschnittsfläche des An¬ triebsstange π-rs 2 und des Drucks p in der hinteren Kammer ist
(Fh = Ah -p = π-(R2 -rs 2)-p ) , wobei rs der Radius der Antriebsstange 5 und R der Radius des Kolbens 2 ist.
Dieser Kraft wirkt in der Schließstellung eine Kraft Fv am vorderen Ende des Kolbens 2 entgegen, welche die Summe der Kraft, die das Produkt einer effektiven Querschnittsfläche Av=π-r2 der vorderen Kammer und des Drucks p in der vorderen
Kammer ist, wobei rv der Abstand der vorderen Anschlagskante 14 von der Symmetrieachse S des Kolbens ist, und der Druck p in der vorderen Kammer 9 der gleiche wie in der hinteren Kammer 7 ist, und der Kraft ist, die das Produkt einer effekti¬ ven Querschnittsfläche Aκ=π-(R2-r2) des Kraftstoffraums 17 und des Drucks p in dem Kraftstoffräum ist Fv=(Av+Aκ)-p =π-(R2 -r2 +r2)-p , wobei rh der Abstand der hinteren Anschlagskante 15 von der Symmetrieachse S des Kolbens ist, wobei da¬ von ausgegangen wird, dass der Druck in der hinteren Kammer 7 dem Druck entspricht, den Kraftstoff in der Sammelleitung hat.
Die Größen R, rs, rv, rh sind so gewählt, dass in der Schlie߬ stellung die Kraft, die auf das vordere Ende des Kolbens wirkt, gleich der Kraft ist, welche auf das hintere Ende des Kolbens wirkt (Fh=Fv) , d.h. Ah=Av+Ak. Dies führt zu einer iso- baren Auslegung des Kolbens der Kraftstoffeinspritzvorrich- tung in der Schließstellung, für welche eine minimale Kraft ausreicht, um den Kolben aus der Schließstellung zu bewegen und in der Schließstellung beizubehalten.
Sobald der Kolben 4 zurückgeschoben wird und sich die Anschlagkanten 14, 15 von dem Gehäuse 2 entfernen, so dass der Kolben 4 aus der Schließstellung bewegt wird, ändert sich die Kraft, die von dem Kraftstoff auf den Kolben 4 ausgeübt wird. Wenn eine mögliche Druckänderung aufgrund des Ausströmens des Kraftstoffs vernachlässigbar ist, ist allein der Druck, der auf die zusätzliche Fläche zwischen der vorderen Anschlags- kante 14 und der hinteren Anschlagskante 15 ausgeübt wird, die Ursache hierfür. Diese Kraft kann in der Einspritzstel¬ lung durch eine Feder 12 ausgeglichen werden (FIG. 1), die so ausgelegt ist, dass sie lediglich in der Einspritzstellung eine Kraft ausübt.
FIG. 2 zeigt eine weitere Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Gleiche Elemente sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen gefolgt von einem Kleinbuchstaben „a" bezeichnet. Die weitere Kraftstoffeinspritzvorrichtung unterscheidet sich von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung aus FIG. 1 durch eine Hülse 16a, die das hintere Ende des Kolbens 4a umgibt. Der Kolben 4a ist beweglich gegenüber der Hülse 16a ausgebildet. Die Hülse 16a kann fest mit dem Gehäuse 4a verbunden sein. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung weist außerdem keine Feder auf. Durch geeignete Ausbildung des Kolbens 2a und der Hülse 16a wird dafür gesorgt, dass Kraftstoff in dem Kraftstoffräum 17a keine Kraft auf das vordere Ende des Kolbens 2a ausübt. Der Kolben ist weiter so ausgestaltet, dass Kraftstoff an dem hinteren Ende auf den Kolben 2a eine Kraft ausübt, die vom Betrag her gleich einer Kraft ist, die Kraftstoffe in der vorderen Kammer 9a auf den Kolben 2a ausübt. FIG. 4 zeigt eine detaillierte Ansicht des vorderen Endes der Kraftstoffeinspritzvorrichtung aus FIG. 2. Der Abstand rh der Hülse 16a und somit auch der Kante der ringförmigen Nut 3a, die an der Hülse 16a anliegt, von der Symmetrieachse S des Kolbens 4a entspricht dem Abstand rh der hinteren Anschlag¬ kante 15a von der Symmetrieachse S des Kolbens 4a, so dass Kraftstoff in dem Kraftstoffräum 17a keine Kraft auf das vor¬ dere Ende des Kolbens 2a ausübt, weil die entgegengesetzt ge¬ richteten effektiven Querschnittsflächen, auf welche der Kraftstoff im Kraftstoffräum 17a Druck ausübt, gleich groß sind (d.h. es gilt für die effektive Querschnittsfläche des Kraftstoffraums Aκ=0) . Die Größen, R, rs, rh, rv sind so ge¬ wählt, dass die hintere effektive Querschnittsfläche Ah so groß wie die effektive Querschnittsfläche Ak der vorderen Kammer ist. Die hintere effektive Querschnittsfläche Ah ist im vorliegenden Fall wegen der Hülse 16a gegeben durch Ah=π-((R-rh)2-rs 2).
Bezugszeichenliste
1 Einlassoffnung
Ia Einlassöffnung
2 Kolbengehäuse
2a Kolbengehäuse
3 Nut
3a Nut
4 Kolben
4a Kolben
5 AntriebsStange
5a Antriebsstange
6 AntriebsStangenführung
6a AntriebsStangenführung
7 hintere Kammer
7a hintere Kammer
8 Kanal
8a Kanal
9 vordere Kammer
9a vordere Kammer
10 Auslassöffnung
10a Auslassöffnung
11 Leckagebohrung
IIa Leckagebohrung
12 Feder
13 Nut
13a Nut
14 vordere Anschlagkante
14a vordere Anschlagkante
15 hintere Anschlagkante
15a hintere Anschlagkante
16a Hülse
17 Kraftstoffräum
17a Kraftstoffräum S Symmetrieachse des Kolbens
R Radius des Kolbens rv Abstand der vorderen Anschlagkante rh Abstand der hinteren Anschlagkante

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftma¬ schine mit einer Einlassöffnung (1, Ia), einer Auslass- Öffnung (10, 10a), einem Gehäuse (2, 2a) und einem Kol¬ ben (4, 4a), wobei der Kolben (4, 4a), der ein vorderes Ende und ein hinteres Ende aufweist, in einer Ausneh¬ mung, die in dem Gehäuse (2, 2a) ausgebildet ist, zwi¬ schen einer Schließstellung und einer Einspritzstellung verschiebbar ist, wobei ein Kanal (8, 8a) vom vorderen Ende des Kolbens (4, 4a) zum hinteren Ende des Kolbens (4) verläuft, wobei hinter dem hinteren Ende des Kol¬ bens (4) eine hintere Kammer (7, 7a) ausgebildet ist, in welcher der Kanal (8, 8a) mündet, wobei vor dem vor- deren Ende des Kolbens (4, 4a) eine vordere Kammer (9, 9a) ausgebildet ist, wobei seitlich zwischen dem Gehäu¬ se (2, 2a) und dem vorderen Ende des Kolbens (4, 4a) ein Kraftstoffräum (17, 17a) ausgebildet ist, und wobei das vordere Ende des Kolbens (4, 4a) in der Schließ- Stellung an einem Dichtsitz anliegt und so die Auslass¬ öffnung (10, 10a) verschließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung (1, Ia) in dem Kraftstoffräum (17, 17a) mündet, und das der Kanal (8, 8a) in der vor¬ deren Kammer (9, 9a) mündet, so dass ein Druckausgleich zwischen dem vorderen Kammer (9, 9a) und der hinteren Kammer (7, 7a) stattfindet.
2. Kraftstoffeinspritzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4, 4a) rotationssymmetrisch ausgebildet ist, und der Kanal (8, 8a) entlang der Symmetrieachse (S) durch den Kolben (4, 4a) verläuft.
3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass um den Kolben (4, 4a) eine An¬ schlagskante (15, 15a) verläuft, die in der Schlie߬ stellung gegen den Dichtsitz stößt und so die Auslass- Öffnung (10, 10a) gegenüber der Einlassöffnung (1, Ia) absperrt, und dass um den Kolben (4, 4a) eine weitere Anschlagskante (14, 14a) verläuft, die in der Schlie߬ stellung gegen den Dichtsitz stößt und so die Auslass- Öffnung (10, 10a) gegenüber dem Kanal (8, 8a) absperrt.
4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kol¬ ben (4, 4a) so ausgebildet ist, dass in der Schließ- Stellung eine Kraft, die Kraftstoff an dem hinteren En¬ de auf den Kolben (4, 4a) entlang dem Kolben (4, 4a) ausübt, vom Betrag her im Wesentlichen genauso groß ist wie eine Kraft, die Kraftstoff an dem vorderen Ende auf den Kolben (4, 4a) entlang dem Kolben (4, 4a) ausübt.
5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4) so ausgebildet ist, dass in der Schließstellung Kraftstoff in dem Kraftstoffraum (17, 17a) im Wesentlichen keine Kraft auf das vordere Ende ausübt.
6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hülse (16a) zwischen dem hin¬ teren Ende des Kolbens (4, 4a) und dem Gehäuse (2, 2a) vorgesehen ist.
7. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4, 4a) so ausgebildet ist, dass in der Schließstellung Kraftstoff an dem hinteren Ende auf den Kolben (4, 4a) entlang dem Kolben (4, 4a) eine Kraft ausübt, die vom Betrag her im Wesentlichen gleich einer Kraft ist, die Kraftstoff in der vorderen Kammer (9, 9a) entlang dem Kolben (4, 4a) ausübt.
8. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der KoI- ben (4, 4a) so ausgebildet ist, dass in der Einspritz¬ stellung eine Kraft, die Kraftstoff an dem hinteren Ende auf den Kolben (4, 4a) entlang dem Kolben (4, 4a) ausübt, vom Betrag her um eine Kraftdifferenz kleiner als eine Kraft ist, die Kraftstoff an dem vorderen Ende auf den Kolben (4, 4a) entlang dem Kolben (4, 4a) ausübt.
9. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (12) vorgesehen ist, die in der Einspritzstellung eine Kraft auf das hintere Ende entlang dem Kolben (4, 4a) ausübt, die vom Betrag her genauso groß wie die Kraftdifferenz ist.
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