WO2008037736A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2008037736A1
WO2008037736A1 PCT/EP2007/060211 EP2007060211W WO2008037736A1 WO 2008037736 A1 WO2008037736 A1 WO 2008037736A1 EP 2007060211 W EP2007060211 W EP 2007060211W WO 2008037736 A1 WO2008037736 A1 WO 2008037736A1
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WO
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piston
fuel
closed position
chamber
injection device
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/060211
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English (en)
French (fr)
Inventor
Georg Bachmaier
Gerit Ebelsberger
Bernhard Gottlieb
Michael HÖGE
Andreas Kappel
Erhard Magori
Randolf Mock
Thomas Vontz
Original Assignee
Siemens Vdo Automotive Ag
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1893—Details of valve member ends not covered by groups F02M61/1866 - F02M61/188
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/002—Arrangement of leakage or drain conduits in or from injectors

Definitions

  • the present invention relates to a
  • 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, a front end and a rear end, in a recess formed in the housing, is displaceable between a closed position and an injection position, wherein a passage from the front end of the piston to the rear end of the piston, wherein behind the rear end of the piston a rear chamber is formed, in which the channel opens, wherein in front of the front end of the piston, a front chamber is formed, and wherein the front end of the piston in the closed position bears against a sealing seat and thus closes the outlet opening.
  • Fuel injector allows 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 to achieve better combustion and reduce pollutant emissions.
  • the present invention is based on the object, a
  • the inlet opening opens in the rear
  • Outlet opening can be effected only by the displacement of the piston.
  • the injection device is not particularly complex and therefore inexpensive to manufacture.
  • the piston is rotationally symmetrical, and the axis of symmetry extends through the channel.
  • the channel thus does not hinder the provision of shut-off elements between the housing and the piston.
  • the sealing seat is formed as a projection which extends annularly along the inner wall of the recess, the abuts
  • the preferred embodiment extends around the piston an edge which abuts in the closed position against the housing, and thus shuts off the outlet opening with respect to the inlet opening.
  • a recess is formed on the inner wall of the recess, in which the outlet opening opens, and abuts the piston in the closed position with an outer edge at the front end against the recess, wherein the outer edge surrounds an inner curvature, which is formed at the front end of the piston.
  • a large number of outlet openings can be formed in a region which is shut off by the projection, which is why only a small dead volume is required and the injection volume can be easily controlled.
  • the projection is a stable, tight and permanent shut-off of the outlet port.
  • a cross-sectional area of the piston to which fuel in the rear chamber exerts pressure is as large as a cross-sectional area of the front end of the piston to which fuel exerts force in the closed position, so that the fuel from the piston compensate each other.
  • Embodiment are formed in a region in which the outlet opening and which is separated in the closed position of the channel on the piston two oppositely directed cross-sectional areas, so that the forces exerted by fuel in the region on the piston forces compensate each other.
  • the opening of the piston does not affect the isobar force balance and the piston is designed to beobaric even in the injection position.
  • a sleeve is provided between a front end of the piston and the housing so that the cross-sectional area to which fuel on the piston in the region in which opens the outlet opening and in the closed position of the channel is pressure, is reduced.
  • the sleeve makes it possible to form the piston skillfully 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.
  • a cross-sectional area of the piston to which fuel in the rear chamber exerts pressure is as large as a cross-sectional area of the piston to which fuel exerts pressure in the closed position in the forward chamber, so that the fuel compensate each other forces exerted on the piston.
  • a balance of power can also be set when the fuel in the rear chamber has a different pressure than fuel in a region at the front end, in which the inlet opening.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a fuel injector
  • FIG. 2 is a detailed view of the front end of the fuel injector of FIG. 1 ;
  • FIG. 3 is a detailed view of a front end of another fuel injection device
  • FIG. 4 is a detailed view of a front end of yet another force injection device
  • FIG. Figure 5 is a detailed view of the front end of still another fuel injector.
  • FIG. 1 shows a cross section through a
  • Fuel injection device for an internal combustion engine is provided.
  • At least one inlet opening 1 in the housing 2 is connected to a manifold (common rail, not shown), in which fuel is under high pressure (about 2000 bar), and opens in a rear chamber 7 behind a cylindrically symmetrical piston 4, the is received in a recess in the interior of the housing 2 and represents a nozzle needle, which is arranged in the recess.
  • the piston 4 has a rear thickened end which is offset from a front slender end by an annular step running around the piston 4. Both the rear thickened end and the front slender end are guided close to the housing 2. According to the thickened end and the rear part of the recess in which the rear end of the piston 4 is received, thickened.
  • annular chamber 3 is formed between the housing 2 and the piston 4, the size of which varies depending on the position of the piston.
  • the piston 4 is connected at its rear end with a drive rod 5, which is preferably formed integrally with the piston 4.
  • the drive rod 5 passes through a cylindrical rear chamber 7, which is provided at the rear end of the piston 4, slides in a fixed to the housing 2 drive rod guide 6 and is together with the piston 4 of a piezoelectric Actuator (not shown), which is arranged behind a mounting plate 12 fixed to the housing 2, reciprocates along the recess between a closed position and an injection position.
  • the injection position in this context is any position of the piston in which the outlet opening is not closed.
  • the rear chamber 7 is connected via a channel 8, which is arranged along the axis of symmetry S of the piston 4, with a front chamber 9 at the front end of the piston and may be narrowed in the injection position to a narrow slot.
  • a front chamber 9 at the front end of the piston and may be narrowed in the injection position to a narrow slot.
  • the front chamber 9 which may be narrowed in the closed position to a narrow slot, open several outlet openings 10. From the outside of the housing 2 runs another leakage holes 11 to a chamber behind the drive rod guide 6, in which a support plate 12 is arranged.
  • the piston 4 of the fuel injection device is designed so that in the closed position, a force that exerts fuel in the rear chamber 7 on the piston 4 along the piston 4, in magnitude is substantially the same as a force, the fuel in the front Chamber 9 on the piston 4 along the piston exerts.
  • Symmetry axis S of the piston is the same size as a rear cross-sectional area ⁇ - (R 2 -r s 2 ), where R and r s of the
  • FIG. FIG. 2 shows a detailed view of the front end of the fuel injection device of FIG. 1 in the closed position.
  • Several outlet openings 10 terminate in a projection which extends annularly along the inner wall of the recess in the housing 2.
  • An outer edge 13 of this projection abuts in the closed position against the tapered front end of the piston 4.
  • Lowercase letters a, b, c designate and the forward ends of the fuel injector are also shown in the closed position.
  • FIG. 3 shows a detailed view of the front end of yet another fuel injector extending from the fuel injector of FIG. 1 differs only by just this front end.
  • the outlet openings 10a terminate in an annular recess 14a, which runs along the inner wall of the recess.
  • the piston 4a abuts against a front wall of the recess in the housing 2 a with a front outer edge 15 a, which runs annularly around the front end of the piston 4 a.
  • an inner camber 9a which is bordered by the outer edge 15a and acts as a front chamber 9a.
  • the distance of the front outer edge 15a from the axis of symmetry S of the piston is r v (radius of the front end of the piston), so that the front cross-sectional area is given by ⁇ -r ⁇ .
  • FIG. 4 shows a detailed view of the front end of yet another fuel injector extending from the fuel injector of FIG. 1 differs only by just this front end.
  • the outlet openings 10b terminate in an annular recess 16b, which runs around the inner wall of the recess.
  • the piston 4 b abuts with a flattened outer edge 17 b, which runs in an annular manner around the tapered front end of the piston 4 b, laterally against the likewise tapering recess, whereby the outlet openings 10 a are shut off.
  • the distance of the flattened outer edge 15a from the axis of symmetry S of the piston is r A , so that the front cross-sectional area is given by ⁇ -rf.
  • FIG. 5 shows a detailed view of the front end of yet another fuel injector extending from the fuel injector of FIG. 1 differs only by just this front end.
  • the outlet openings 10c terminate in a projection which extends annularly along the inner wall of the recess. An outer edge 13c of this projection abuts in the closed position against the tapered front end of the piston 4c. Thereby, the connection from the outlet ports 10c to the chamber 9c is interrupted and the outlet ports 10c are shut off.
  • a gap is formed between the piston 4c and the housing 2c, so that fuel can freely flow to an annular space formed behind a step 18c.
  • a sleeve 19c which allows to adjust the area on which the fuel acts, is provided behind the space between the front end of the piston 4c and the housing 2c.
  • the sleeve 19c has an inner diameter r A , which is equal to the distance r A of the outer edge of the axis of symmetry S.
  • the sleeve 19c can be firmly fixed to the housing 2c, but the piston 4c is movable relative to the sleeve 19c.
  • the step 18c also extends to a point which has the same distance r A from the axis of symmetry S of the piston 4c as the outer edge 13c.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Einlaßöffnung (1), einer Auslaßöffnung (10), einem Gehäuse (2) und einem Kolben (4), wobei der Kolben (4) ein vorderes Ende und ein hinteres Ende aufweist, 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, und wobei das vordere Ende des Kolbens (4) in der Schließstellung an einem Dichtsitz anliegt und so die Auslaßöffnung (10) verschließt. Eine besonders präzise und schnelle Einspritzung wird dadurch erreicht, daß die Einlaßöffnung (1) in der hinteren Kammer (7) 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
Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein solche Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, 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 Ausnehmung, 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, 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 verbesserte Einspritzung 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 der hinteren
Kammer, und mündet der Kanal in der vorderen Kammer, so daß ein Druckausgleich zwischen dem vorderen Kammer und der hinteren Kammer stattfindet.
Vorteilhafterweise kann das Öffnen und Schließen der
Auslaßöffnung lediglich durch das Verschieben des Kolbens bewirkt werden. Zudem ist die Einspritzvorrichtung nicht besonders komplex und daher günstig zu fertigen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kolben rotationssymmetrisch ausgebildet, und verläuft die Symmetrieachse durch den Kanal .
Vorteilhafterweise behindert der Kanal somit nicht die Vorsehung von Absperrelementen zwischen dem Gehäuse und dem Kolben .
In einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform ist der Dichtsitz als ein Vorsprung ausgebildet, der ringförmig entlang der Innenwand der Ausnehmung verläuft, stößt der
Kolben in der Schließstellung gegen den Vorsprung und sperrt so die Auslaßöffnung gegenüber der Einlaßöffnung ab.
In einer alternativen Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform verläuft um den Kolben eine Kante, die in der Schließstellung gegen das Gehäuse stößt, und so die Auslaßöffnung gegenüber der Einlaßöffnung absperrt.
In noch einer alternativen Weiterbildung ist an der Innenwand der Ausnehmung eine Einbuchtung ausgebildet, in der die Auslaßöffnung mündet, und stößt der Kolben in der Schließstellung mit einer Außenkante am vorderen Ende gegen die Ausnehmung, wobei die Außenkante eine Innenwölbung umgibt, die am vorderen Ende des Kolbens ausgebildet ist.
Vorteilhafterweise kann für alle drei alternativen Ausführungsformen eine große Anzahl Auslaßöffnungen in einem Bereich ausgebildet werden, der durch den Vorsprung abgesperrt wird, weswegen nur ein geringes Totvolumen erforderlich ist und sich das Einspritzvolumen leicht steuern läßt. Zudem stellt der Vorsprung eine stabile, dichte und dauerhafte Absperrung der Auslaßöffnung dar.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Querschnittsfläche des Kolbens, auf welche Kraftstoff in der hinteren Kammer Druck ausübt, so groß wie eine Querschnittsfläche des vorderen Endes des Kolbens, auf welche Kraftstoff in der Schließstellung Kraft ausübt, so daß sich die vom Kraftstoff auf den Kolben ausgeübten Kräfte gegenseitig kompensieren.
Vorteilhafterweise ist es möglich, diesen isobar ausgebildeten Kolben mit geringem Kraftaufwand aus der Schließstellung in die Einspritzstellung zu verschieben. Zudem zeigen Simulationen, daß für diesen isobar ausgebildeten Kolben der Druck bei der Auslaßöffnung genauso hoch ist wie in der Sammelleitung im Gegensatz zum Stand der Technik, für den der Druck des Kraftstoffs bei der Auslaßöffnung wesentlich kleiner ist als in der Sammelleitung, wodurch die Verbrennung verbessert wird.
In einer Weiterbildung der weiteren bevorzugten
Ausführungsform sind in einem Bereich, in dem die Auslaßöffnung mündet und der in der Schließstellung von dem Kanal getrennt ist, am Kolben zwei entgegengesetzt gerichtete Querschnittsflächen ausgebildet, so daß sich die von Kraftstoff in dem Bereich auf den Kolben ausgeübten Kräfte gegenseitig kompensieren. Vorteilhafterweise beeinflußt das Öffnen des Kolbens nicht das isobare Kraftgleichgewicht und ist der Kolben sogar in der Einspritzstellung isobar ausgelegt.
In noch einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform ist eine Hülse zwischen einem vorderen Ende des Kolbens und dem Gehäuse vorgesehen, so daß die Querschnittsfläche, auf welche Kraftstoff auf den Kolben in dem Bereich, in dem die Auslaßöffnung mündet und der in der Schließstellung von dem Kanal getrennt ist, Druck ausübt, verringert wird.
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 der bevorzugten Ausführungsform ist eine Querschnittsfläche des Kolbens, auf welche Kraftstoff in der hinteren Kammer Druck ausübt, so groß wie eine Querschnittsfläche des Kolbens, auf welche in der Schließstellung in der vorderen Kammer Kraftstoff Druck ausübt, so daß sich die vom Kraftstoff auf den Kolben ausgeübten Kräfte gegenseitig kompensieren.
Vorteilhafterweise läßt sich dann in der Schließstellung ein Kräftegleichgewicht auch einstellen, wenn der Kraftstoff in der hinteren Kammer einen anderen Druck hat als Kraftstoff in einem Bereich am vorderen Ende, in dem die Einlaßöffnung mündet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden wird die Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeich- nungen näher beschrieben. Es zeigen: FIG. 1 einen Querschnitt einer KraftStoffeinspritzvorrichtung; FIG. 2 eine detaillierte Ansicht des vorderen Endes der Kraftstoffeinspritzvorrichtung aus FIG. 1 ;
FIG. 3 eine detaillierte Ansicht eines vorderen Endes einer weiteren KraftstoffeinspritzVorrichtung; FIG. 4 eine detaillierte Ansicht eines vorderen Endes noch einer weiteren Krafteinspritzvorrichtung; und FIG. 5 eine detaillierte Ansicht des vorderen Endes noch einer weiteren Krafteinspritzvorrichtung.
Ausführungsformen der Erfindung
FIG. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine
Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine.
Mindestens eine Einlaßöffnung 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 in einer hinteren Kammer 7 hinter einem zylindersymmetrischen Kolben 4, der in einer Ausnehmung im Inneren des Gehäuses 2 aufgenommen ist und stellt eine Düsennadel dar, die in der Ausnehmung angeordnet ist. Der Kolben 4 weist ein hinteres verdicktes Ende auf, das durch eine ringförmige Stufe, die um den Kolben 4 läuft, von einem vorderen schlanken Ende abgesetzt ist. Sowohl das hintere verdickte Ende als auch das vordere schlanke Ende sind dicht an dem Gehäuse 2 geführt. Entsprechend dem verdickten Ende ist auch das hintere Teil des Ausnehmung, in der das hintere Ende des Kolbens 4 aufgenommen ist, verdickt. Vor der Stufe ist zwischen dem Gehäuse 2 und dem Kolben 4 eine ringförmige Kammer 3 ausgebildet, deren Größe abhängig von der Stellung des Kolbens variiert. In der ringförmigen Kammer 3 mündet eine Leckagebohrung 11, die auch zum Druckausgleich dient. Der Kolben 4 ist an seinem hinteren Ende mit einer Antriebsstange 5 verbunden, die vorzugsweise einstückig mit dem Kolben 4 ausgebildet ist. Die Antriebsstange 5 geht durch eine zylindrische hintere Kammer 7, die am hinteren Ende des Kolbens 4 vorgesehen ist, gleitet in einer fest mit dem Gehäuse 2 verbundenen Antriebsstangenführung 6 und wird zusammen mit dem Kolben 4 von einem piezoelektrischen Aktuator (nicht gezeigt) , der hinter einer am Gehäuse 2 befestigten Halterungsscheibe 12 angeordnet ist, entlang der Ausnehmung zwischen einer Schließstellung und einer Einspritzstellung hin- und herbewegt. Die Einspritzstellung ist in diesem Zusammenhang jede Stellung der Kolbens, in welcher die Auslaßöffnung nicht verschlossen ist. Die hintere Kammer 7 ist über einen Kanal 8, der entlang der Symmetrieachse S des Kolbens 4 angeordnet ist, mit einer vorderen Kammer 9 am vorderen Ende des Kolbens verbunden und kann in der Einspritzstellung zu einem schmalen Schlitz verengt sein. In der vorderen Kammer 9, die in der Schließstellung zu einem schmalen Schlitz verengt sein kann, münden mehrere Auslaßöffnungen 10. Von der Außenseite des Gehäuses 2 läuft eine weitere Leckagebohrungen 11 zu einer Kammer hinter der Antriebsstangenführung 6, in der eine Halterungsscheibe 12 angeordnet ist.
Der Kolben 4 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist so ausgelegt, daß in der Schließstellung eine Kraft, die Kraftstoff in der hinteren Kammer 7 auf den Kolben 4 entlang dem Kolben 4 ausübt, vom Betrag her im wesentlichen genauso groß ist wie eine Kraft, die Kraftstoff in der vorderen Kammer 9 auf den Kolben 4 entlang dem Kolben ausübt. Konkret heißt dies, daß eine vordere Querschnittsfläche π-rf, wobei rA der Abstand einer Außenkante 13 (FIG. 2) von der
Symmetrieachse S des Kolbens ist, genauso groß wie eine hintere Querschnittsfläche π-(R2-rs 2) ist, wobei R und rs der
Radius der hinteren Kammer 7 bzw. der Radius der Antriebstange 5 sind.
FIG. 2 zeigt eine detaillierte Ansicht des vorderen Endes der Kraftstoffeinspritzvorrichtung aus FIG. 1 in der Schließstellung. Mehrere Auslaßöffnungen 10 enden in einem Vorsprung, der ringförmig entlang der Innenwand der Ausnehmung im Gehäuse 2 verläuft. Eine Außenkante 13 dieses Vorsprungs stößt in der Schließstellung gegen das sich verjüngende vordere Ende des Kolbens 4. Dadurch wird die Verbindung zu den Auslaßöffnungen 10 unterbrochen und werden die Auslaßöffnungen abgesperrt.
In den folgenden Figuren werden funktionell identische Elemente mit der gleichen Zahl gefolgt von einem
Kleinbuchstaben a, b, c bezeichnet und sind die vorderen Enden der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ebenfalls in der Schließstellung gezeigt.
FIG. 3 zeigt eine detaillierte Ansicht des vorderen Endes noch einer weiteren Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die sich von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung aus FIG. 1 nur durch eben dieses vordere Ende unterscheidet. Die Auslaßöffnungen 10a enden in einer ringförmigen Einbuchtung 14a, welche entlang der Innenwand der Ausnehmung läuft. Der Kolben 4a stößt mit einer vorderen Außenkante 15a, welche ringförmig um das vordere Ende des Kolbens 4a läuft, gegen eine Vorderwand der Ausnehmung in dem Gehäuse 2a. Am vorderen Ende des Kolbens 4a ist eine Innenwölbung 9a vorgesehen, die von der Außenkante 15a umrandet ist und als vordere Kammer 9a wirkt. Der Abstand der vorderen Außenkante 15a von der Symmetrieachse S des Kolbens ist rv (Radius des vorderen Endes des Kolbens) , so dass die vordere Querschnittsfläche durch π-r^ gegeben ist.
FIG. 4 zeigt eine detaillierte Ansicht des vorderen Endes noch einer weiteren Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die sich von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung aus FIG. 1 nur durch eben dieses vordere Ende unterscheidet. Die Auslaßöffnungen 10b enden in einer ringförmigen Einbuchtung 16b, welche um die Innenwand der Ausnehmung läuft. Der Kolben 4b stößt mit einer abgeflachten Außenkante 17b, welche ringförmig um das sich verjüngende vordere Ende des Kolben 4b läuft, seitlich gegen die sich ebenfalls verjüngende Ausnehmung, wodurch die Auslaßöffnungen 10a abgesperrt werden. Der Abstand der abgeflachten Außenkante 15a von der Symmetrieachse S des Kolbens ist rA, so dass die vordere Querschnittsfläche durch π-rf gegeben ist. FIG. 5 zeigt eine detaillierte Ansicht des vorderen Endes noch einer weiteren Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die sich von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung aus FIG. 1 nur durch eben dieses vordere Ende unterscheidet. Die Auslaßöffnungen 10c enden in einem Vorsprung, der ringförmig entlang der Innenwand der Ausnehmung verläuft. Eine Außenkante 13c dieses Vorsprungs stößt in der Schließstellung gegen das sich verjüngende vordere Ende des Kolbens 4c. Dadurch wird die Verbindung von den Auslaßöffnungen 10c zu der Kammer 9c unterbrochen und werden die Auslaßöffnungen 10c abgesperrt. Am vorderen Ende des Kolbens ist zwischen dem Kolben 4c und dem Gehäuse 2c ein Spalt ausgebildet, so daß Kraftstoff ungehindert zu einem ringförmigen Raum strömen kann, der hinter einer Stufe 18c ausgebildet ist. Eine Hülse 19c, die es erlaubt die Fläche anzupassen, auf welche der Kraftstoff einwirkt, ist hinter dem Raum zwischen dem vorderen Ende des Kolbens 4c und dem Gehäuse 2c vorgesehen. Die Hülse 19c hat einen Innendurchmesser rA, der gleich dem Abstand rA der Außenkante von der Symmetrieachse S ist. Die Hülse 19c kann fest an dem Gehäuse 2c befestigt, der Kolben 4c ist jedoch gegenüber der Hülse 19c beweglich. Die Stufe 18c reicht ebenfalls bis zu einem Punkt der den gleichen Abstand rA von der Symmetrieachse S des Kolbens 4c wie die Außenkante 13c hat. Dies führt dazu, daß Kraftstoff in einem Bereich, der in der Einspritzstellung mit der vorderen Kammer 9c verbunden ist und in der Schließstellung von ihr getrennt ist, keine Kraft auf dem Kolben 4c ausübt, da zwei entgegengesetzt gerichtete Querschnittsflächen
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ausgebildet sind, gegen welche der Kraftstoff Druck ausübt, wobei rM der
(maximale) Radius des Kolbens 4c auf Höhe des Spalts ist und rA der Abstand des Außenkante von der Symmetrieachse S des Kolbens 4c ist. Die auf die entgegengesetzt gerichteten Querschnittsflächen wirkenden Kräfte kompensieren sich gegenseitig. Bezugszeichenliste
1 Einlaßöffnung
2 Kolbengehäuse
3 ringförmige Kammer
4 Kolben
4a Kolben
4b Kolben
4c Kolben
5 AntriebsStange
6 AntriebsStangenführung
7 hintere Kammer
8 Kanal
8a Kanal
8b Kanal
8c Kanal
9 vordere Kammer
9a vordere Kammer
9b vordere Kammer
9c vordere Kammer
10 Auslaßöffnung
10a Auslaßöffnung
10b Auslaßöffnung
10c Auslaßöffnung
11 Leckagebohrung
12 HaIterungsScheibe
13 Außenkante
13c Außenkante
14a Einbuchtung
15a Außenkante
15a vordere Außenkante
16b Einbuchtung
17b abgeflachte Außenkante
18c Stufe
19c Hülse

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Einlaßöffnung (1), einer Auslaßöffnung (10, 10a), einem Gehäuse (2, 2a) und einem Kolben (4, 4a, 4b, 4c), wobei der Kolben (4, 4a, 4b, 4c) , der ein vorderes Ende und ein hinteres Ende aufweist, in einer Ausnehmung, die in dem Gehäuse (2, 2a, 2b, 2c) ausgebildet ist, zwischen einer Schließstellung und einer Einspritzstellung verschiebbar ist, wobei ein Kanal (8, 8a, 8b, 8c) vom vorderen Ende des Kolbens (4, 4a, 4b, 4c) zum hinteren Ende des Kolbens (4, 4a, 4b, 4c) verläuft, wobei hinter dem hinteren Ende des Kolbens (4, 4a, 4b, 4c) eine hintere Kammer (7) ausgebildet ist, in welcher der Kanal (8, 8a, 8b, 8c) mündet, wobei vor dem vorderen Ende des Kolbens (4, 4a, 4b, 4c) eine vordere Kammer (9, 9a, 9b, 9c) ausgebildet ist, und wobei das vordere Ende des Kolbens (4, 4a, 4b, 4c) in der Schließstellung an einem Dichtsitz anliegt und so die Auslaßöffnung (10, 10a, 10b, 10c) verschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (1) in der hinteren Kammer (7) mündet, und daß der Kanal (8, 8a, 8b, 8c) in der vorderen Kammer (9, 9a, 9b, 9c) mündet, so daß ein Druckausgleich zwischen dem vorderen Kammer (9, 9a, 9b, 9c) und der hinteren Kammer (7) stattfindet .
2. Kraftstoffeinspritzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (4, 4a, 4b, 4c) rotationssymmetrisch ausgebildet ist, und daß die Symmetrieachse durch den Kanal (8, 8a, 8b, 8c) verläuft .
3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtsitz als ein Vorsprung (13, 13c) ausgebildet ist, der ringförmig entlang der Innenwand der Ausnehmung verläuft, daß der Kolben (4, 4c) in der Schließstellung gegen den Vorsprung (13, 13c) stößt und so die Auslaßöffnung (10, 10c) gegenüber der Einlaßöffnung (1) absperrt.
4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß um den Kolben (4b) eine Kante (17b) verläuft, die in der Schließstellung gegen das Gehäuse (2b) stößt, und so die Auslaßöffnung (10b) gegenüber der Einlaßöffnung (1) absperrt.
5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwand der Ausnehmung eine Einbuchtung (14a) ausgebildet ist, in der die Auslaßöffnung (10a) mündet, und daß der Kolben (4a) in der Schließstellung mit einer Außenkante (15a) am vorderen Ende gegen die Ausnehmung stößt, wobei die Außenkante (15a) eine Innenwölbung (9a) umgibt, die am vorderen Ende des Kolbens (4a) ausgebildet ist.
6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Querschnittsfläche des Kolbens (4, 4a, 4b 4c), auf welche Kraftstoff in der hinteren Kammer (7) Druck ausübt, so groß ist wie eine Querschnittsfläche am vorderen Ende des Kolbens (4, 4a, 4b 4c), auf welche in der Schließstellung Kraftstoff in der vorderen Kammer (9, 9a, 9b, 9c) Druck ausübt, so daß sich die vom Kraftstoff auf den Kolben (4, 4a, 4b 4c) ausgeübten Kräfte gegenseitig kompensieren.
7. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Bereich, in dem die Auslaßöffnung (10c) mündet und der in der Schließstellung von dem Kanal (8c) getrennt ist, am Kolben (4c) zwei entgegengesetzt gerichtete Querschnittsflächen ausgebildet sind, so daß sich die von Kraftstoff in dem Bereich auf den Kolben (4c) ausgeübten Kräfte gegenseitig kompensieren.
8. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülse (19c) zwischen einem vorderen Ende des Kolbens (4c) und dem Gehäuse (2c) vorgesehen ist, so daß die Querschnittsfläche, auf welche Kraftstoff auf den Kolben (4c) in dem Bereich, in dem die Auslaßöffnung (10c) mündet und der in der Schließstellung von dem Kanal (8c) getrennt ist, Druck ausübt, verringert wird.
9. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Querschnittsfläche des Kolbens (4, 4a, 4b 4c), auf welche Kraftstoff in der hinteren Kammer Druck ausübt, so groß ist wie eine Querschnittsfläche des Kolbens (4, 4a, 4b 4c) , auf welche in der Schließstellung Kraftstoff in der vorderen Kammer (9, 9a, 9b, 9c) Druck ausübt, so daß sich die vom Kraftstoff auf den Kolben (4, 4a, 4b 4c) ausgeübten Kräfte gegenseitig kompensieren .
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