WO2010108747A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung - Google Patents

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WO2010108747A1
WO2010108747A1 PCT/EP2010/052313 EP2010052313W WO2010108747A1 WO 2010108747 A1 WO2010108747 A1 WO 2010108747A1 EP 2010052313 W EP2010052313 W EP 2010052313W WO 2010108747 A1 WO2010108747 A1 WO 2010108747A1
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WO
WIPO (PCT)
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nozzle needle
fuel injection
injection device
combustion chamber
pressure
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/052313
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English (en)
French (fr)
Inventor
Olaf Ohlhafer
Andreas Illmann
Robert Giezendanner-Thoben
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2010108747A1 publication Critical patent/WO2010108747A1/de

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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
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0635—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a plate-shaped or undulated armature not entering the winding
    • F02M51/0642—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a plate-shaped or undulated armature not entering the winding the armature having a valve attached thereto
    • F02M51/0653—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a plate-shaped or undulated armature not entering the winding the armature having a valve attached thereto the valve being an elongated body, e.g. a needle valve
    • F02M51/0657—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a plate-shaped or undulated armature not entering the winding the armature having a valve attached thereto the valve being an elongated body, e.g. a needle valve the body being hollow and its interior communicating with the fuel flow
    • 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
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/042—The valves being provided with fuel passages

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection device with a nozzle needle, the end close to the combustion chamber interrupts or releases a connection between a high-pressure chamber and at least one injection hole to high-pressure fuel from the high-pressure chamber into a combustion chamber of a
  • German Offenlegungsschrift DE 32 29 828 A1 discloses a fuel injection nozzle with a nozzle body in which a valve needle is displaceably guided, which comprises a bore which extends away from the combustion chamber
  • End extends over a longitudinal portion of the valve needle and merges into a transverse bore, which opens into a pressure chamber.
  • the object of the invention is to provide a fuel injection device according to the O-berbegriff of claim 1, which is simple and inexpensive to produce.
  • the object is achieved in a fuel injection device with a nozzle needle whose combustion chamber near end breaks or releases a connection between a high-pressure chamber and at least one injection hole to inject high-pressure fuel from the high-pressure chamber into a combustion chamber of an internal combustion engine, achieved in that the nozzle needle in a longitudinal direction continuous high-pressure connection channel, which in the
  • High-pressure chamber opens at the combustion chamber remote end of the nozzle needle.
  • the invented Dungssiee high-pressure connection channel extends in contrast to conventional fuel injectors, as they are known for example from German patent application DE 32 29 828 A1, over the entire length of the nozzle needle. Furthermore, the high-pressure chamber is delimited by the end of the nozzle needle remote from the combustion chamber. This provides the advantage that the
  • Fuel supply takes place in the high-pressure chamber at the combustion chamber remote end of the nozzle needle without deflection. As a result, flow-induced pressure losses can be reduced and an undesirable occurrence of cavitation or cavitation erosion can be prevented.
  • the high-pressure connection channel represents a high-pressure accumulator volume of the fuel injection device integrated in the nozzle needle.
  • a preferred embodiment of the fuel injection device is characterized in that the nozzle needle interacts directly with an actuator device, which is arranged in a return pressure chamber.
  • the actuator device may comprise, for example, a piezoelectric actuator or a magnetic actuator.
  • the direct actuation of the nozzle needle by the actuator device provides the advantage that a control valve used in conventional fuel injectors can be dispensed with. By the direct operation of the nozzle needle, the response of the fuel injection device can be significantly improved.
  • the nozzle needle has a collar which cooperates with a magnetic actuator.
  • the collar represents a magnet armature which is attracted or repelled when the magnetic actuator is actuated.
  • the magnetic actuator can thus act pulling or repulsive or oppressive.
  • a further preferred embodiment of the fuel injection device is characterized in that the magnetic actuator is arranged on the combustion chamber facing away from the side of the collar and designed to be pulling.
  • the collar is preferably biased away from the solenoid actuator by a spring, in particular a closing spring of the nozzle needle.
  • a spring in particular a closing spring of the nozzle needle.
  • a further preferred embodiment of the fuel injection device is characterized in that the magnetic actuator is arranged on the side facing the combustion chamber of the collar and designed to be pushing.
  • the collar is preferably biased by a spring, in particular a closing spring of the nozzle needle, against the magnetic actuator.
  • the collar representing the armature is repelled by the solenoid actuator so that the armature moves away from the magnet actuator.
  • a further preferred embodiment of the fuel injection device is characterized in that in the combustion chamber remote end of the nozzle needle, a sealing sleeve is guided with a biting edge which bears sealingly against a housing body part.
  • the sealing sleeve seals the high pressure in the fuel injection device from the return pressure. Thereby, an undesirable outflow of high-pressure fuel in the return can be prevented.
  • the sealing sleeve is biased away by a closing spring from the combustion chamber.
  • the closing spring is preferably designed as a compression spring and arranged in a central recess at the combustion chamber remote end of the nozzle needle from which the high-pressure connection channel runs out.
  • the high-pressure connection channel preferably extends through the closing spring and the sealing sleeve, which has a central through-hole for this purpose.
  • the closing spring is preferably biased so that the nozzle needle is biased in its closed position.
  • a sealing edge or sealing surface is formed, which is a sealing seat on a nozzle body a sealing seat for the high-pressure chamber with a sealing surface o-. If the sealing edge or sealing surface of the nozzle needle touches the sealing surface or sealing edge of the nozzle body, then the sealing seat is closed and no fuel is injected. If the sealing edge or sealing surface - A -
  • the sealing seat is opened and injected with high pressure fuel from the high-pressure chamber or the high-pressure connection channel injected into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • a further preferred embodiment of the fuel injection device is characterized in that the sealing seat between the high-pressure chamber and an annular space is arranged, from which the injection hole emanates. When the sealing seat is open, the annular space creates a connection between the high pressure chamber and the injection hole.
  • a further preferred exemplary embodiment of the fuel injection device is characterized in that the diameter of the sealing seat corresponds to the diameter of the nozzle needle at its end close to the combustion chamber and / or the inside diameter of a spring chamber in the end of the nozzle needle remote from the combustion chamber.
  • the spring chamber serves to receive the closing spring and to guide the sealing sleeve.
  • the diameters of the sealing seat, the nozzle needle and / or the spring chamber in the combustion chamber remote end of the nozzle needle are selected so that the nozzle needle is pressure balanced and is pressed only by the biasing force of the closing spring in the sealing seat. This provides the advantage that only small actuator forces are needed to open the nozzle needle or the fuel injection device. To open the nozzle needle or the fuel injection device, only the biasing force of the closing spring must be overcome.
  • a further preferred embodiment of the fuel injection device is characterized in that the fuel injection device in its end close to the combustion chamber comprises a flow through which the fuel to be injected from the high-pressure connection channel of the nozzle needle is directed to the injection or injection holes, that the fuel flow during injection into the combustion chamber near the end Fuel injector is deflected by less than ninety degrees.
  • the cone axis coincides with the longitudinal axis of the fuel injection device.
  • the nozzle needle has a funnel-shaped enlargement at its end close to the combustion chamber.
  • the flow guide protrudes into the funnel-shaped extension.
  • the funnel-shaped widening of the nozzle needle makes contact with the flow guide device.
  • opening the nozzle needle lifts with the funnel-shaped extension of the flow guide.
  • a further preferred exemplary embodiment of the fuel injection device is characterized in that one or the sealing edge or sealing surface is formed at the end of the funnel-shaped enlargement close to the combustion chamber.
  • the sealing edge or sealing surface on the funnel-shaped extension cooperates with a sealing surface or sealing edge on the flow-guiding device in order to represent a sealing seat.
  • a further preferred embodiment of the fuel injection device is characterized in that the cone angle of the flow guide is greater than the funnel angle of the extension of the nozzle needle.
  • the angle of the cone is the angle enclosed by the inside of the cone.
  • the funnel angle is the angle enclosed by the funnel-shaped extension on the inside.
  • the cone angle of the flow guiding device is preferably ten to thirty degrees greater, in particular about twenty degrees greater than the funnel angle of the extension of the nozzle needle.
  • Another preferred embodiment of the fuel injection device is characterized in that the cone angle of the flow guide a little over ninety degrees.
  • the cone angle of the flow director is preferably between ninety-one and one hundred and twenty degrees.
  • a further preferred embodiment of the fuel injection device is characterized in that the funnel angle of the extension of the nozzle needle is slightly less than ninety degrees.
  • the funnel angle of the extension of the nozzle needle is preferably about eighty degrees, especially seventy-eight degrees.
  • angles mentioned in the two preceding paragraphs are preferably adapted to the spray hole inlet angle.
  • a further preferred embodiment of the fuel injection device is characterized in that the flow guide is integrally connected to one or the nozzle body. This simplifies the assembly of the fuel injection device.
  • the flow guide is designed as an insert.
  • the insert can be positioned by a positive connection in one or the nozzle body.
  • the insert can be held in the open state of the nozzle needle by means of the fuel pressure or a flow pulse in position.
  • the insert may be pressed or glued into the nozzle body.
  • a further preferred embodiment of the fuel injection device is characterized in that the injection hole or the injection holes extend or extend in extension of the funnel-shaped extension of the nozzle needle.
  • FIG. 1 shows a fuel injection device according to a first embodiment in a longitudinal section
  • Figure 2 is an enlarged detail II of Figure 1;
  • FIG. 3 shows an enlarged detail of the end of the fuel injection device of FIG. 1 near the combustion chamber
  • Figure 4 shows a similar fuel injection device as in Figure 1 according to a second embodiment in longitudinal section
  • Figure 5 shows a similar section as in Figure 3 with a flow guide in the closed state of the fuel injection device.
  • FIG. 6 shows the detail from FIG. 5 in the opened state of the force injection device
  • FIG. 7 is a view similar to FIG. 5 with a flow guiding device designed as an insert part in the closed state of the fuel injection device;
  • Figure 8 shows the detail of Figure 7 in the open state of the fuel injection device
  • Figure 9 shows a similar embodiment as in Figure 7 with a positioning aid on the flow guide.
  • a fuel injection device 1 is shown with a housing 2 in longitudinal section.
  • the fuel injection device 1 is also referred to as a fuel injector and serves to inject high-pressure fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the fuel injection device 1 is connected in an internal combustion engine of a motor vehicle to a central high-pressure fuel source, which is also referred to as a common rail.
  • the housing 2 of the fuel injection device 1 comprises a Gehotenia- part 3, which is also referred to as a nozzle body, and a housing body part 4, which is also referred to as a holding body.
  • the nozzle body 3 comprises a central blind hole in which a nozzle needle 8 is guided in a guide region 10 movable back and forth.
  • a sealing seat 12 is formed, which limits a high pressure chamber 13 at the combustion chamber near the end of the nozzle needle 8 in the nozzle body 3 in the illustrated, closed state of the nozzle needle 8.
  • the guide region 10 must, in particular relative to the nozzle needle 8 guided therein, be sufficiently tightly toleranced and long enough to seal the return line against the combustion chamber.
  • a central high-pressure connection channel 14 which extends in the longitudinal direction through the nozzle needle 8.
  • the central high-pressure connection channel 14 opens into a spring chamber 16, which is provided at the combustion chamber distal end of the nozzle needle 8.
  • the central high-pressure connection duct 14 extends through the spring chamber 16 and continues in a central through-hole 17, which is provided in a sealing sleeve 18, which is guided in a guide region 19 so as to be movable in the spring chamber 16.
  • the spring chamber 16 is designed as a helical compression spring closing spring 20 so between a pressure compensation surface 22, which is the bottom of the spring chamber
  • a central and extending in the longitudinal direction high pressure inlet channel 24 is provided, which merges into the central high-pressure connection channel 14. Via the high pressure inlet channel 24 and the central high pressure connection channel 14 is supplied to the high-pressure chamber 13 at the combustion chamber near the end of the nozzle needle 8 without deflection with high-pressure fuel acted upon.
  • Return passage 26 is provided, which starts from a return pressure chamber 28, which communicates with a return annular space 29, which surrounds the nozzle needle 8.
  • a magnetic actuator 30 is biased by a plate spring 31 against a shim 34.
  • the magnetic actuator 30 comprises a magnetic coil and cooperates with a collar 32, which represents a magnet armature and is formed at the end remote from the combustion chamber of the nozzle needle 8.
  • the collar 32 and the portion of the nozzle needle 8 with the spring chamber 16 is arranged in a receiving space 33 of the nozzle body 3, which connects the return annular space 29 with the return pressure chamber 28.
  • High-pressure chamber 13 and an annular space 40 is interrupted, which is provided above the sealing seat 12 radially outside of the combustion chamber near end 1 1 of the nozzle needle 8 in the nozzle body 3.
  • From the annulus 40 go two injection holes 35, 39, is injected from the high pressure in the open state of the sealing seat 12 fuel from the high-pressure chamber 13 via the annular space 40 into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the two injection holes 35, 39 are visible.
  • more than two spray holes can be provided in all embodiments.
  • Pressure equalization surface 22 that is below the closing spring 20, is also at high pressure or rail pressure, which causes a closing force on the nozzle needle 8. At the other horizontally oriented surfaces of the nozzle needle 8 is in each case the return pressure.
  • the inner contour of the nozzle needle 8 is designed so that the size of the pressure compensation surface 22 corresponds to the size of the combustion chamber near end 1 1 acted upon by high pressure annular surface. This ensures that the nozzle needle 8 is always in equilibrium of forces due to the applied pressures. Thus, the nozzle needle 8 is pressure balanced and is pressed only by the biasing force of the closing spring 20 in the sealing seat 12.
  • the nozzle needle 8 can be pulled out of its sealing seat 12 via the magnetic actuator 30 with relatively little force to open. In this case, only the spring force of the closing spring 20 must be overcome.
  • the energization of the magnetic actuator 30 is interrupted, wherein the nozzle needle 8 is pressed by the closing spring 20 back into the sealing seat 12.
  • FIG. 4 shows a similar fuel injection device 41 as in FIG.
  • the fuel injection device 41 comprises a housing 42 having a first housing body part or nozzle body 43 and a second housing body part or holding body 44.
  • a nozzle needle 48 is guided to and fro in a guide region 50.
  • a combustion chamber close end 51 of the nozzle needle 48 is a sealing seat 52 which defines a high-pressure chamber 53.
  • a central high-pressure connecting duct 54 extends in the longitudinal direction through the nozzle needle 48 and opens into a spring chamber 56 in the end of the nozzle needle 48 remote from the combustion chamber.
  • An adjusting washer 59 for a closing spring 60 is arranged in the spring chamber 56.
  • the central high-pressure connecting duct 54 extends, as in the preceding exemplary embodiment, through a sealing sleeve 58 which, as in the previous exemplary embodiment, is biased against the holding body 44 by the closing spring 60 of the nozzle needle 48.
  • a central high-pressure inlet channel 64 extends in extension of the central high-pressure connection channel 54.
  • a return channel 66 is provided in the holding body 44, which starts from a return pressure chamber 68, which in turn communicates with a return annulus 69, the an axial portion of the nozzle needle 48 surrounds.
  • a magnetic actuator 70 is arranged, which comprises a magnetic coil and cooperates with a collar 72 which is formed on the nozzle needle 48 and comprises a permanent magnet 73.
  • the axial distance between the magnetic actuator 70 and the collar 72 of the closed nozzle needle 48 can be adjusted by a dial 74.
  • the closing spring 60 presses the combustion chamber near end 51 of the nozzle needle 48 in the sealing seat 52, so that a connection between the high-pressure chamber 53 and an annular space 80, from the injection holes 75, 79 go out is interrupted.
  • the magnetic actuator 70 is energized, then the collar 72 of the nozzle needle 48 of the
  • Magnet actuator 70 repelled, so that the nozzle needle 8 against the biasing force of the closing spring 60 opens.
  • the fuel injection device 41 shown in Figure 4 operates oppressive or repulsive, that is, the magnet armature representing collar 72 of the nozzle needle 48 is at a current of the magnetic actuator 70 upwards, that is from Combustion chamber away, repelled.
  • a falling force-stroke curve has a positive effect on the needle dynamics.
  • At the beginning of the energization of the magnetic armature representing collar 72 of the nozzle needle 48 is at a minimum distance to the magnetic actuator 70. Therefore, at the beginning of the energization, the maximum force and thus the largest acceleration for the armature or collar 72 and thus a faster start when opening the nozzle needle 48th
  • the force exerted by the magnetic actuator 70 on the magnet armature or collar 72 decreases until the magnetic force of the magnetic actuator 70 and the spring force of the closing spring 60 compensate for sufficiently long energization and thus for a sufficiently large stroke.
  • a suitable energizing strategy of the magnetic actuator unwanted oscillation of the magnet armature or collar 72 can be avoided.
  • the fuel injection device 41 shown in Figure 4 provides the same advantages as the fuel injection device 1 shown in Figures 1 to 3, in particular the advantages with regard to the deflection-free fuel supply and the pressure-balanced design of the nozzle needle 8; 48th
  • FIGS. 5 to 9 each show a similar detail as in FIG. 3 of different fuel injection devices 81; 121 and 141 shown.
  • the fuel injectors 81; 121; 141 may be embodied at their cut-off end remote from the combustion chamber in the same way or similar to the fuel injection devices 1 and 41 shown in FIGS. 1 and 4.
  • the fuel to be injected is within the fuel injectors 81; 121 and 141 indicated by cross-hatching.
  • the fuel injectors 81; 121 and 141 each include a nozzle or housing body 83 having a central blind hole in which a nozzle needle 88 is reciprocally movable.
  • a sealing seat 92 is formed, which is closed in Figures 5, 7 and 9 and shown open in Figures 6 and 8.
  • the sealing seat 92 delimits a high pressure chamber 93 at the end 91 of the nozzle needle 88 close to the combustion chamber.
  • In the high-pressure chamber 93 opens a central high-pressure connection channel 94, which extends in the longitudinal direction through the nozzle needle 88.
  • sealing seat 92 When the sealing seat 92 is open, high-pressure fuel is injected from the high-pressure connection channel 94 through injection holes 95, 96 into the combustion chamber of a motor vehicle.
  • a sealing edge 97 is formed at the end 91 of the nozzle needle 88 close to the combustion chamber, which sealing edge bears against a sealing surface 98 when the fuel injection device is closed.
  • annular space 100 is formed in the nozzle or housing body 83, from which the injection holes 95, 96 emanate.
  • the flow guide 1 15; 125 has essentially the shape of a cone 1 16; 126, which protrudes with its tip in a funnel-shaped extension, which is formed at the combustion chamber near the end 91 of the nozzle needle 88.
  • the open state of the fuel injection device of the fuel to be injected impinges on the apex of the flow guide 1 15; 125 and is guided in flow channels 1 1 1, 1 12 to the spray holes 95, 96.
  • the flow guiding device 1 15 designed as a cone 1 16 is connected in one piece with the nozzle or housing body 83.
  • Kegel 126 comprehensive flow guide 125 designed as an insert The flow deflection takes place in the same way as in the embodiment shown in Figures 5 and 6.
  • the flow guiding device 125 designed as an insert part is held in position in the opened state of the fuel injection device 121 shown in FIG. 8 with the aid of the fuel pressure prevailing in the high-pressure chamber 93.
  • the sealing edge 97 is formed in the embodiments illustrated in Figures 5 to 8 at the combustion chamber near the end of the funnel-shaped extension of the nozzle needle 88.
  • the sealing surface 98 is on the cone 116; 126 of the flow guide 1 15; 125 trained.
  • FIG. 9 shows a similar exemplary embodiment as in FIG. 7 in the closed state of the fuel injection device 141 with a flow-guiding device 145 designed as an insert.
  • the flow guide 145 comprises a cone 146, which projects into the funnel-shaped extension at the combustion chamber near end 91 of the nozzle needle 88.
  • the flow guide device 125 has a positioning pin 147 which is accommodated in a form-fitting manner in a central blind hole which is formed in a recess 148 in the end of the housing or nozzle body 83 close to the combustion chamber.
  • the flow guide 145 may be pressed or glued to the positioning pin 147 in the nozzle body 83.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer Düsennadel (8), deren brennraumnahes Ende (11) eine Verbindung zwischen einem Hochdruckraum (13) und mindestens einem Spritzloch unterbricht oder freigibt, um mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff aus dem Hochdruckraum (13) in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzuspritzen. Damit die Kraftstoffeinspritzvorrichtung einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist, weist die Düsennadel (8) einen in Längsrichtung durchgehenden Hochdruckverbindungskanal (14) auf, der in den Hochdruckraum (13) am brennraumfernen Ende der Düsennadel (8) mündet.

Description

Beschreibung
Titel Kraftstoffeinspritzvorrichtunq
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer Düsennadel, deren brennraumnahes Ende eine Verbindung zwischen einem Hochdruckraum und mindestens einem Spritzloch unterbricht oder freigibt, um mit Hochdruck be- aufschlagten Kraftstoff aus dem Hochdruckraum in einen Brennraum einer
Brennkraftmaschine einzuspritzen.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 32 29 828 A1 ist eine Kraftstoff- Einspritzdüse mit einem Düsenkörper bekannt, im welchem eine Ventilnadel ver- schiebbar geführt ist, die eine Bohrung umfasst, die sich vom brennraumfernen
Ende über einen Längsabschnitt der Ventilnadel erstreckt und in eine Querbohrung übergeht, die in einem Druckraum mündet.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem O- berbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
Die Aufgabe ist bei einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer Düsennadel, deren brennraumnahes Ende eine Verbindung zwischen einem Hochdruckraum und mindestens einem Spritzloch unterbricht oder freigibt, um mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff aus dem Hochdruckraum in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzuspritzen, dadurch gelöst, dass die Düsennadel einen in Längsrichtung durchgehenden Hochdruckverbindungskanal aufweist, der in den
Hochdruckraum am brennraumfernen Ende der Düsennadel mündet. Der erfin- dungsgemäße Hochdruckverbindungskanal erstreckt sich im Unterschied zu herkömmlichen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, wie sie beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 32 29 828 A1 bekannt sind, über die gesamte Länge der Düsennadel. Des Weiteren wird der Hochdruckraum von dem brenn- raumfernen Ende der Düsennadel begrenzt. Das liefert den Vorteil, dass die
Kraftstoffzuführung in den Hochdruckraum am brennraumfernen Ende der Düsennadel ohne Umlenkung erfolgt. Dadurch können strömungsbedingte Druckverluste reduziert und ein unerwünschtes Auftreten von Kavitation beziehungsweise Kavitationserosion verhindert werden. Darüber hinaus stellt der Hoch- druckverbindungskanal ein in die Düsennadel integriertes Hochdruckspeichervolumen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung dar.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel direkt mit einer Aktoreinrichtung zu- sammenwirkt, die in einem Rücklaufdruckraum angeordnet ist. Die Aktoreinrichtung kann zum Beispiel einen Piezoaktor oder einen Magnetaktor umfassen. Das direkte Betätigen der Düsennadel durch die Aktoreinrichtung liefert den Vorteil, dass ein bei herkömmlichen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen verwendetes Steuerventil entfallen kann. Durch die direkte Betätigung der Düsennadel kann das Ansprechverhalten der Kraftstoffeinspritzvorrichtung deutlich verbessert werden.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Düsennadel können die zum direkten Betätigen erforderlichen Kräfte reduziert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel einen Bund aufweist, der mit einem Magnetaktor zusammenwirkt. Der Bund stellt einen Magnetanker dar, der bei einer Betätigung des Magnetaktors angezogen oder abgestoßen wird. Der Magnetaktor kann also ziehend oder abstoßend beziehungsweise drückend wirken.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetaktor auf der dem Brennraum abgewandten Seite des Bundes angeordnet und ziehend ausgeführt ist. Der Bund ist vorzugsweise durch eine Feder, insbesondere eine Schließfeder der Düsen- nadel, von dem Magnetaktor weg vorgespannt. Bei einer Betätigung des Magne- taktors wird der Bund, der den Magnetanker darstellt, von dem Magnetaktor angezogen, so dass er sich auf diesen zu bewegt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetaktor auf der dem Brennraum zugewandten Seite des Bundes angeordnet und drückend ausgeführt ist. Der Bund ist vorzugsweise durch eine Feder, insbesondere eine Schließfeder der Düsennadel, gegen den Magnetaktor vorgespannt. Bei einer Betätigung des Magnetaktors wird der Bund, der den Magnetanker darstellt, von dem Magnetaktor abge- stoßen, so dass sich der Magnetanker von dem Magnetaktor weg bewegt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem brennraumfernen Ende der Düsennadel eine Dichthülse mit einer Beißkante geführt ist, die dichtend an einem Gehäuse- körperteil anliegt. Die Dichthülse dichtet den Hochdruck in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gegenüber dem Rücklaufdruck ab. Dadurch kann ein unerwünschtes Abfließen von mit Hochdruck beaufschlagtem Kraftstoff in den Rücklauf verhindert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichthülse durch eine Schließfeder vom Brennraum weg vorgespannt ist. Die Schließfeder ist vorzugsweise als Druckfeder ausgeführt und in einer zentralen Ausnehmung am brennraumfernen Ende der Düsennadel angeordnet, von dem der Hochdruckverbindungskanal ausgeht. Der Hochdruckverbindungskanal erstreckt sich vorzugsweise durch die Schließfeder und die Dichthülse hindurch, die zu diesem Zweck ein zentrales Durchgangsloch aufweist. Die Schließfeder ist vorzugsweise so vorgespannt, dass die Düsennadel in ihre Schließstellung vorgespannt wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem brennraumnahen Ende der Düsennadel eine Dichtkante oder Dichtfläche ausgebildet ist, die mit einer Dichtfläche o- der Dichtkante an einem Düsenkörper einen Dichtsitz für den Hochdruckraum darstellt. Wenn die Dichtkante oder Dichtfläche der Düsennadel an der Dichtflä- che oder Dichtkante des Düsenkörpers anliegt, dann ist der Dichtsitz geschlossen und es wird kein Kraftstoff eingespritzt. Wenn die Dichtkante oder Dichtflä- - A -
che der Düsennadel von der Dichtfläche oder Dichtkante des Düsenkörpers abhebt, dann wird der Dichtsitz geöffnet und mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff aus dem Hochdruckraum beziehungsweise dem Hochdruckverbindungskanal in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtsitz zwischen dem Hochdruckraum und einem Ringraum angeordnet ist, von dem das Spritzloch ausgeht. Der Ringraum schafft bei geöffnetem Dichtsitz eine Verbindung zwischen dem Hochdruck- räum und dem Spritzloch.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Dichtsitzes dem Durchmesser der Düsennadel an ihrem brennraumnahen Ende und/oder dem Innen- durchmesser eines Federraums in dem brennraumfernen Ende der Düsennadel entspricht. Dadurch werden die Druckkräfte auf die Düsennadel minimiert, insbesondere auf Null reduziert. Der Federraum dient zur Aufnahme der Schließfeder und zur Führung der Dichthülse. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Durchmesser des Dichtsitzes, der Düsennadel und/oder des Feder- raums in dem brennraumfernen Ende der Düsennadel so gewählt, dass die Düsennadel druckausgeglichen ist und nur durch die Vorspannkraft der Schließfeder in den Dichtsitz gedrückt wird. Das liefert den Vorteil, dass zum Öffnen der Düsennadel beziehungsweise der Kraftstoffeinspritzvorrichtung nur geringe Aktorkräfte benötigt werden. Zum Öffnen der Düsennadel beziehungsweise der Kraftstoffeinspritzvorrichtung muss lediglich die Vorspannkraft der Schließfeder überwunden werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung in ihrem brennraumnahen Ende eine Strömungsleiteinrichtung umfasst, durch welche der einzuspritzende Kraftstoff aus dem Hochdruckverbindungskanal der Düsennadel so zu dem Spritzloch oder Spritzlöchern geleitet wird, dass die Kraftstoffströmung beim Einspritzen in dem brennraumnahen Ende der Kraftstoffeinspritzvorrichtung um weniger als neunzig Grad umgelenkt wird. Durch die Strömungsleiteinrich- tung wird der einzuspritzende Kraftstoff ohne größere Umlenkungen von dem Hochdruckverbindungskanal der Düsennadel zu dem Spritzloch beziehungsweise den Spritzlöchern geführt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung die Gestalt eines
Kegels mit einer Kegelspitze aufweist, die der Düsennadel zugewandt ist. Die Kegelachse fällt mit der Längsachse der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zusammen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel an ihrem brennraumnahen Ende eine trichterförmige Erweiterung aufweist. Die Strömungsleiteinrichtung ragt in die trichterförmige Erweiterung hinein. Bei geschlossener Düsennadel hat die trichterförmige Erweiterung der Düsennadel Kontakt mit der Strömungsleitein- richtung. Beim Öffnen hebt die Düsennadel mit der trichterförmigen Erweiterung von der Strömungsleiteinrichtung ab.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem brennraumnahen Ende der trichterför- migen Erweiterung eine beziehungsweise die Dichtkante oder Dichtfläche ausgebildet ist. Die Dichtkante oder Dichtfläche an der trichterförmigen Erweiterung wirkt mit einer Dichtfläche oder Dichtkante an der Strömungsleiteinrichtung zusammen, um einen Dichtsitz darzustellen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelwinkel der Strömungsleiteinrichtung größer als der Trichterwinkel der Erweiterung der Düsennadel ist. Als Kegelwinkel wird der Winkel bezeichnet, den die Kegelspitze innen einschließt. Als Trichterwinkel wird der Winkel bezeichnet, den die trichterförmige Erweiterung innen einschließt. Der Kegelwinkel der Strömungsleiteinrichtung ist vorzugsweise zehn bis dreißig Grad größer, insbesondere etwa zwanzig Grad größer, als der Trichterwinkel der Erweiterung der Düsennadel.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelwinkel der Strömungsleiteinrichtung etwas größer als neunzig Grad ist. Der Kegelwinkel der Strömungsleiteinrichtung beträgt vorzugsweise zwischen einundneunzig und einhundertzwanzig Grad.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Trichterwinkel der Erweiterung der Düsennadel etwas kleiner als neunzig Grad ist. Der Trichterwinkel der Erweiterung der Düsennadel beträgt vorzugsweise circa achtzig Grad, insbesondere achtundsiebzig Grad.
Die in den beiden vorstehenden Absätzen genannten Winkel werden vorzugsweise an den Spritzlocheinlaufwinkel angepasst.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung einstückig mit ei- nem beziehungsweise dem Düsenkörper verbunden ist. Dadurch wird die Montage der Kraftstoffeinspritzvorrichtung vereinfacht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung als Einlegeteil ausgeführt ist. Das Einlegeteil kann durch einen Formschluss in einem beziehungsweise dem Düsenkörper positioniert werden. Das Einlegeteil kann im geöffneten Zustand der Düsennadel mit Hilfe des Kraftstoffdrucks beziehungsweise eines Strömungsimpulses in Position gehalten werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Einlegeteil in den Düsenkörper gepresst oder geklebt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich das Spritzloch beziehungsweise die Spritzlöcher in Verlängerung der trichterförmigen Erweiterung der Düsennadel erstreckt beziehungsweise erstrecken. Dadurch wird im geöffneten Zustand der Kraftstoffeinspritzvorrichtung auf einfache Art und Weise eine Strömung an der trichterförmigen Erweiterung der Düsennadel entlang durch das Spritzloch beziehungsweise die Spritzlöcher ohne Umlenkung beziehungsweise ohne nennenswerte Umlenkung ermöglicht. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
Figur 1 eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbei- spiel im Längsschnitt;
Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt Il aus Figur 1 ;
Figur 3 einen vergrößerten Ausschnitt des brennraumnahen Endes der Kraft- Stoffeinspritzvorrichtung aus Figur 1 ;
Figur 4 eine ähnliche Kraftstoffeinspritzvorrichtung wie in Figur 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel im Längsschnitt;
Figur 5 einen ähnlichen Ausschnitt wie in Figur 3 mit einer Strömungsleiteinrichtung im geschlossenen Zustand der Kraftstoffeinspritzvorrichtung;
Figur 6 den Ausschnitt aus Figur 5 im geöffneten Zustand der Krafteinspritzvorrichtung;
Figur 7 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 5 mit einer als Einlegeteil ausgeführten Strömungsleiteinrichtung im geschlossenen Zustand der Kraftstoffeinspritzvorrichtung;
Figur 8 den Ausschnitt aus Figur 7 im geöffneten Zustand der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und
Figur 9 ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in Figur 7 mit einer Positionierhilfe an der Strömungsleiteinrichtung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele In den Figuren 1 bis 3 ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 mit einem Gehäuse 2 im Längsschnitt dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 wird auch als Kraftstoffinjektor bezeichnet und dient dazu, mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzuspritzen. Zu die- sem Zweck ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 in einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs an eine zentrale Kraftstoffhochdruckquelle angeschlossen, die auch als Common Rail bezeichnet wird.
Das Gehäuse 2 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 umfasst ein Gehäusekörper- teil 3, das auch als Düsenkörper bezeichnet wird, und ein Gehäusekörperteil 4, das auch als Haltekörper bezeichnet wird. Der Düsenkörper 3 umfasst ein zentrales Sackloch, in dem eine Düsennadel 8 in einem Führungsbereich 10 hin und her bewegbar geführt ist. An einem brennraumnahen Ende 1 1 der Düsennadel 8 ist ein Dichtsitz 12 ausgebildet, der im dargestellten, geschlossenen Zustand der Düsennadel 8 einen Hochdruckraum 13 am brennraumnahen Ende der Düsennadel 8 in dem Düsenkörper 3 begrenzt. Der Führungsbereich 10 muss, insbesondere relativ zu der darin geführten Düsennadel 8, genügend eng toleriert und lang genug ausgeführt sein, um den Rücklauf gegen den Brennraum abzudichten.
In den Hochdruckraum 13 mündet ein zentraler Hochdruckverbindungskanal 14, der sich in Längsrichtung durch die Düsennadel 8 erstreckt. Der zentrale Hochdruckverbindungskanal 14 mündet in einen Federraum 16, der am brennraum- fernen Ende der Düsennadel 8 vorgesehen ist. Der zentrale Hochdruckverbin- dungskanal 14 verläuft durch den Federraum 16 und setzt sich in einem zentralen Durchgangsloch 17 fort, das in einer Dichthülse 18 vorgesehen ist, die in einem Führungsbereich 19 hin und her bewegbar in dem Federraum 16 geführt ist.
In dem Federraum 16 ist eine als Schraubendruckfeder ausgeführte Schließfeder 20 so zwischen einer Druckausgleichsfläche 22, die den Boden des Federraums
16 darstellt, und der Dichthülse 18 vorgespannt, dass die Düsennadel 8 mit ihrem brennnahen Ende in den Dichtsitz 12 gedrückt wird.
In dem Haltekörper 4 ist ein zentraler und in Längsrichtung verlaufender Hoch- druckzulaufkanal 24 vorgesehen, der in den zentralen Hochdruckverbindungskanal 14 übergeht. Über den Hochdruckzulaufkanal 24 und den zentralen Hoch- druckverbindungskanal 14 wird dem Hochdruckraum 13 am brennraumnahen Ende der Düsennadel 8 ohne Umlenkung mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff zugeführt.
Radial außerhalb des Hochdruckzulaufkanals 24 ist in dem Haltekörper 4 ein
Rücklaufkanal 26 vorgesehen, der von einem Rücklaufdruckraum 28 ausgeht, der mit einem Rücklaufringraum 29 in Verbindung steht, der die Düsennadel 8 umgibt. In dem Rücklaufdruckraum 28 ist ein Magnetaktor 30 durch eine Tellerfeder 31 gegen eine Einstellscheibe 34 vorgespannt.
Der Magnetaktor 30 umfasst eine Magnetspule und wirkt mit einem Bund 32 zusammen, der einen Magnetanker darstellt und an dem brennraumfernen Ende der Düsennadel 8 ausgebildet ist. Der Bund 32 und der Abschnitt der Düsennadel 8 mit dem Federraum 16 ist in einem Aufnahmeraum 33 des Düsenkörpers 3 angeordnet, der den Rücklaufringraum 29 mit dem Rücklaufdruckraum 28 verbindet.
In der vergrößerten Darstellung der Figur 2 sieht man, dass an dem brennraumfernen Ende der Dichthülse 18 eine Beißkante 36 ausgebildet ist, die dichtend an dem Haltekörper 4 anliegt, um die Schnittstelle zwischen dem zentralen Durchgangsloch 17 beziehungsweise dem zentralen Hochdruckverbindungskanal 14 und dem Hochdruckzulaufkanal 24 gegenüber dem Rücklaufdruckraum 28 beziehungsweise dem Aufnahmeraum 33 abzudichten. Mit Hilfe der Einstellscheibe 34 kann der axiale Abstand zwischen dem Bund 32 der Düsennadel 8 und dem Magnetaktor 30 im unbetätigten Zustand eingestellt werden.
In der vergrößerten Darstellung der Figur 3 sieht man, dass an dem brennraumnahen Ende 1 1 der Düsennadel 8 eine umlaufende Dichtkante 37 ausgebildet ist, die an einer Dichtfläche 38 des Düsenkörpers 3 anliegt. Im dargestellten Anlage- zustand ist der Dichtsitz 12 geschlossen und eine Verbindung zwischen dem
Hochdruckraum 13 und einem Ringraum 40 unterbrochen, der oberhalb des Dichtsitzes 12 radial außerhalb des brennraumnahen Endes 1 1 der Düsennadel 8 in dem Düsenkörper 3 vorgesehen ist. Von dem Ringraum 40 gehen zwei Spritzlöcher 35, 39 aus, durch die im geöffneten Zustand des Dichtsitzes 12 mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff aus dem Hochdruckraum 13 über den Ringraum 40 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. In Figur 3 sind lediglich die beiden Spritzlöcher 35, 39 sichtbar. Selbstverständlich können bei allen Ausführungsbeispielen auch mehr als zwei Spritzlöcher vorgesehen sein.
Im dargestellten zugeschlossenen Zustand der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 wirken die folgenden Kräfte auf die Düsennadel 8. Durch die Schließfeder 20 wird die Düsennadel 8 mit ihrem brennraumnahen Ende 1 1 in den Dichtsitz 12 gedrückt. Unterhalb beziehungsweise innerhalb des Dichtsitzes 12 liegt von unten an dem brennraumnahen Ende 1 1 der Düsennadel 8 Hochdruck oder Raildruck an, der eine öffnende Kraft auf die Düsennadel 8 bewirkt. Oberhalb der
Druckausgleichsfläche 22, das heißt unterhalb der Schließfeder 20, liegt ebenfalls Hochdruck oder Raildruck an, der eine schließende Kraft auf die Düsennadel 8 bewirkt. An den übrigen horizontal ausgerichteten Flächen der Düsennadel 8 liegt jeweils der Rücklaufdruck an.
Die Innenkontur der Düsennadel 8 ist so gestaltet, dass die Größe der Druckausgleichsfläche 22 der Größe der am brennraumnahen Ende 1 1 mit Hochdruck beaufschlagten Kreisringfläche entspricht. Dadurch ist sichergestellt, dass sich die Düsennadel 8 aufgrund der anliegenden Drücke immer im Kräftegleichge- wicht befindet. Somit ist die Düsennadel 8 druckausgeglichen und wird nur durch die Vorspannkraft der Schließfeder 20 in den Dichtsitz 12 gedrückt.
Zum Öffnen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 kann die Düsennadel 8 über den Magnetaktor 30 mit relativ geringen Kräften zum Öffnen aus ihrem Dichtsitz 12 gezogen werden. Dabei muss lediglich die Federkraft der Schließfeder 20 überwunden werden. Zum Schließen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 wird die Bestromung des Magnetaktors 30 unterbrochen, wobei die Düsennadel 8 durch die Schließfeder 20 wieder zurück in den Dichtsitz 12 gedrückt wird.
In Figur 4 ist eine ähnliche Kraftstoffeinspritzvorrichtung 41 wie in Figur 1 im
Längsschnitt dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 41 umfasst ein Gehäuse 42 mit einem ersten Gehäusekörperteil beziehungsweise Düsenkörper 43 und einem zweiten Gehäusekörperteil beziehungsweise Haltekörper 44. In einem zentralen Sackloch 46 des Düsenkörpers 43 ist eine Düsennadel 48 in einem Führungsbereich 50 hin und her bewegbar geführt. Ein brennraumnahes Ende 51 der Düsennadel 48 stellt einen Dichtsitz 52 dar, der einen Hochdruckraum 53 begrenzt.
Ein zentraler Hochdruckverbindungskanal 54 erstreckt sich in Längsrichtung durch die Düsennadel 48 und mündet in einem Federraum 56 in dem brennraum- fernen Ende der Düsennadel 48. In dem Federraum 56 ist eine Einstellscheibe 59 für eine Schließfeder 60 angeordnet. Der zentrale Hochdruckverbindungskanal 54 erstreckt sich wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel durch eine Dichthülse 58, die, ebenfalls wie bei dem vorangegangenen Ausführungs- beispiel durch die Schließfeder 60 der Düsennadel 48 gegen den Haltekörper 44 vorgespannt ist.
Durch den Haltekörper 44 erstreckt sich ein zentraler Hochdruckzulaufkanal 64 in Verlängerung des zentralen Hochdruckverbindungskanals 54. Radial außerhalb des Hochdruckzulaufkanals 64 ist in dem Haltekörper 44 ein Rücklaufkanal 66 vorgesehen, der von einem Rücklaufdruckraum 68 ausgeht, der wiederum mit einem Rücklaufringraum 69 in Verbindung steht, der einen axialen Abschnitt der Düsennadel 48 umgibt.
In dem Rücklaufdruckraum 68 ist ein Magnetaktor 70 angeordnet, der eine Magnetspule umfasst und mit einem Bund 72 zusammenwirkt, der an der Düsennadel 48 ausgebildet und einen Permanentmagneten 73 umfasst. Der axiale Abstand zwischen dem Magnetaktor 70 und dem Bund 72 der geschlossenen Düsennadel 48 kann durch eine Einstellscheibe 74 eingestellt werden.
Im dargestellten geschlossenen Zustand der Düsennadel 48 drückt die Schließfeder 60 das brennraumnahe Ende 51 der Düsennadel 48 in den Dichtsitz 52, so dass eine Verbindung zwischen dem Hochdruckraum 53 und einem Ringraum 80, von dem Spritzlöcher 75, 79 ausgehen unterbrochen ist. Wenn der Magne- taktor 70 bestromt wird, dann wird der Bund 72 der Düsennadel 48 von dem
Magnetaktor 70 abgestoßen, so dass die Düsennadel 8 entgegen der Vorspannkraft der Schließfeder 60 öffnet.
Die in Figur 4 dargestellte Kraftstoffeinspritzvorrichtung 41 arbeitet drückend oder abstoßend, das heißt, der den Magnetanker darstellende Bund 72 der Düsennadel 48 wird bei einer Bestromung des Magnetaktors 70 nach oben, das heißt vom Brennraum weg, abgestoßen. Dabei wirkt sich ein fallender Kraft-Hub-Verlauf positiv auf die Nadeldynamik aus. Zu Beginn der Bestromung befindet sich der den Magnetanker darstellende Bund 72 der Düsennadel 48 in einem minimalen Abstand zu dem Magnetaktor 70. Daher erhält man zu Beginn der Bestromung die maximale Kraft und damit die größte Beschleunigung für den Magnetanker beziehungsweise Bund 72 und damit einen schnelleren Start beim Öffnen der Düsennadel 48.
Mit zunehmendem Hub nimmt die von dem Magnetaktor 70 auf den Magnetanker oder Bund 72 ausgeübte Kraft ab, bis sich bei einer genügend langen Bestromung und damit bei einem genügend großen Hub die Magnetkraft des Magnetaktors 70 und die Federkraft der Schließfeder 60 ausgleichen. Durch eine geeignete Bestromungsstrategie des Magnetaktors kann ein unerwünschtes Schwingen des Magnetankers beziehungsweise Bundes 72 vermieden werden.
Ansonsten liefert die in Figur 4 dargestellte Kraftstoffeinspritzvorrichtung 41 die gleichen Vorteile wie die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 , insbesondere die Vorteile im Hinblick auf die umlenkungsfreie Kraftstoffzuführung und die druckausgeglichene Ausführung der Düsennadel 8; 48.
In den Figuren 5 bis 9 ist jeweils ein ähnlicher Ausschnitt wie in Figur 3 von unterschiedlichen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 81 ; 121 und 141 dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 81 ; 121 ; 141 können an ihrem abgeschnittenen brennraumfernen Ende genauso oder ähnlich wie bei den in den Figuren 1 und 4 dargestellten Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 1 und 41 ausgeführt sein. Der einzuspritzende Kraftstoff ist innerhalb der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 81 ; 121 und 141 durch eine Kreuzschraffur angedeutet.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 81 ; 121 und 141 umfassen jeweils einen Dü- sen- oder Gehäusekörper 83 mit einem zentralen Sackloch, in dem eine Düsennadel 88 hin und her bewegbar geführt ist. An einem brennraumnahen Ende 91 der Düsennadel 88 ist ein Dichtsitz 92 ausgebildet, der in den Figuren 5, 7 und 9 geschlossen und in den Figuren 6 und 8 geöffnet dargestellt ist. Der Dichtsitz 92 begrenzt einen Hochdruckraum 93 am brennraumnahen Ende 91 der Düsenna- del 88. In den Hochdruckraum 93 mündet ein zentraler Hochdruckverbindungskanal 94, der sich in Längsrichtung durch die Düsennadel 88 erstreckt. Bei geöffnetem Dichtsitz 92 wird mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff aus dem Hochdruckverbindungskanal 94 durch Spritzlöcher 95, 96 in den Brennraum eines Kraft- fahrzeugs eingespritzt. Zur Darstellung des Dichtsitzes 92 ist an dem brenn- raumnahen Ende 91 der Düsennadel 88 eine Dichtkante 97 ausgebildet, die bei geschlossener Kraftstoffeinspritzvorrichtung dichtend an einer Dichtfläche 98 anliegt. In der Nähe des Dichtsitzes 92 ist in dem Düsen- oder Gehäusekörper 83 ein Ringraum 100 ausgebildet, von dem die Spritzlöcher 95, 96 ausgehen.
In den Figuren 6 und 8 ist durch Pfeile 101 und 102 angedeutet, wie der einzuspritzende Kraftstoff aus den Spritzlöchern 95, 96 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Durch einen weiteren Pfeil 103 ist angedeutet, dass der einzuspritzende Kraftstoff durch den Hochdruckverbindungskanal 94 in die Spritzlöcher 95, 96 gelangt. Durch weitere Pfeile 104, 105 ist angedeutet, dass der einzuspritzende Kraftstoff an einer Strömungsleiteinrichtung 1 15; 125 um deutlich weniger als neunzig Grad umgelenkt wird.
Die Strömungsleiteinrichtung 1 15; 125 hat im Wesentlichen die Gestalt eines Ke- gels 1 16; 126, der mit seiner Spitze in eine trichterförmige Erweiterung ragt, die am brennraumnahen Ende 91 der Düsennadel 88 ausgebildet ist. Im geöffneten Zustand der Kraftstoffeinspritzvorrichtung trifft der einzuspritzende Kraftstoff auf die Kegelspitze der Strömungsleiteinrichtung 1 15; 125 und wird in Strömungskanälen 1 1 1 , 1 12 zu den Spritzlöchern 95, 96 geführt.
Bei dem in den Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die als Kegel 1 16 ausgeführte Strömungsleiteinrichtung 1 15 einstückig mit dem Düsenoder Gehäusekörper 83 verbunden.
Bei dem in den Figuren 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die einen
Kegel 126 umfassende Strömungsleiteinrichtung 125 als Einlegeteil ausgeführt. Die Strömungsumlenkung erfolgt dabei auf gleiche Weise wie bei dem in den Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel. Die als Einlegeteil ausgeführte Strömungsleiteinrichtung 125 wird in dem in Figur 8 dargestellten geöffneten Zu- stand der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 121 mit Hilfe des Kraftstoffdrucks, der in dem Hochdruckraum 93 herrscht, in Position gehalten. Die Dichtkante 97 ist bei den in den Figuren 5 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispielen an dem brennraumnahen Ende der trichterförmigen Erweiterung der Düsennadel 88 ausgebildet. Die Dichtfläche 98 ist an dem Kegel 116; 126 der Strömungsleiteinrichtung 1 15; 125 ausgebildet.
In Figur 9 ist ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in Figur 7 im geschlossenen Zustand der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 141 mit einer als Einlegeteil ausgeführten Strömungsleiteinrichtung 145 dargestellt. Die Strömungsleiteinrichtung 145 umfasst einen Kegel 146, der in die trichterförmige Erweiterung am brennraum- nahen Ende 91 der Düsennadel 88 ragt.
An ihrem dem Kegel 146 entgegengesetzten Ende weist die Strömungsleiteinrichtung 125 einen Positionierzapfen 147 auf, der formschlüssig in einem zentralen Sackloch aufgenommen ist, das in einer Vertiefung 148 in dem brennraum- nahen Ende des Gehäuse- oder Düsenkörpers 83 ausgebildet ist. Die Strömungsleiteinrichtung 145 kann mit dem Positionierzapfen 147 in den Düsenkörper 83 eingepresst oder eingeklebt sein.

Claims

Ansprüche
1 . Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer Düsennadel (8;48;88), deren brenn- raumnahes Ende (1 1 ;51 ;91 ) eine Verbindung zwischen einem Hochdruckraum (13;53;93) und mindestens einem Spritzloch (35,39;75,79;95,96) un- terbricht oder freigibt, um mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff aus dem
Hochdruckraum (13;53;93) in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzuspritzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (8;48;88) einen in Längsrichtung durchgehenden Hochdruckverbindungskanal (14;54;94) aufweist, der in den Hochdruckraum (13;53;93) am brennraum- fernen Ende der Düsennadel (8;48;88) mündet.
2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (8;48;88) direkt mit einer Aktoreinrichtung zusammenwirkt, die in einem Rücklaufdruckraum (28;68) angeordnet ist.
3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (8;48;88) einen Bund (32;72) aufweist, der mit einem Magnetaktor (30;70) zusammenwirkt.
4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetaktor (30) auf der dem Brennraum abgewandten Seite des Bundes (32) angeordnet und ziehend ausgeführt ist, oder, dass der Magnetaktor (70) auf der dem Brennraum zugewandten Seite des Bundes (72) angeordnet und drückend ausgeführt ist.
5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem brennraumfernen Ende der Düsennadel (8;48;88) eine Dichthülse (18;58) mit einer Beißkante (36) geführt ist, die dichtend an einem Gehäusekörperteil (4;44) anliegt.
6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichthülse (18;58) durch eine Schließfeder (20;60) vom Brennraum weg vorgespannt ist.
7. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem brennraumnahen Ende (1 1 ;51 ;91 ) der Düsennadel (8;48;88) eine Dichtkante (37) oder Dichtfläche ausgebildet ist, die mit einer Dichtfläche (38) oder Dichtkante an einem Düsenkörper (3;43) einen Dichtsitz (12;52;92) für den Hochdruckraum (13;53) darstellt.
8. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtsitz (12;52;92) zwischen dem Hochdruckraum (13;53;93) und einem Ringraum (40;80;100) angeordnet ist, von dem das Spritzloch (35,39;75,79;95,96) ausgeht.
9. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Dichtsitzes (12;52;92) dem Durchmesser der Düsennadel (8;48;88) an ihrem brennraumnahen Ende (1 1 ;51 ;91 ) und/oder dem Innendurchmesser eines Federraums (16;56) in dem brenn- raumfernen Ende der Düsennadel (8;48;88) entspricht.
10. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (81 ;121 ;141 ) in ihrem brennraumnahen Ende (91 ) eine Strömungsleiteinrich- tung (1 15;125;145) umfasst, durch welche der einzuspritzende Kraftstoff aus dem Hochdruckverbindungskanal (94) der Düsennadel (88) so zu dem Spritzloch oder Spritzlöchern (95,96) geleitet wird, dass die Kraftstoffströmung beim Einspritzen in dem brennraumnahen Ende (91 ) der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (81 ;121 ;141 ) um weniger als neunzig Grad umgelenkt wird.
1 1 . Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung (1 15;125;145) die Gestalt eines Kegels (1 16;126;146) mit einer Kegelspitze aufweist, die der Düsennadel (88) zugewandt ist.
12. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (88) an ihrem brennraumnahen Ende (91 ) eine trichterförmige Erweiterung aufweist.
13. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an dem brennraumnahen Ende der trichterförmigen Erweiterung eine beziehungsweise die Dichtkante (97) oder Dichtfläche ausgebildet ist, oder, dass der Kegelwinkel der Strömungsleiteinrichtung (115;125;145) größer als der Trichterwinkel der Erweiterung der Düsennadel (88) ist.
14. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung (115) einstückig mit einem beziehungsweise dem Düsenkörper (83) verbunden ist, oder, dass die Strömungsleiteinrichtung (125;145) als Einlegeteil ausgeführt ist.
15. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Spritzloch beziehungsweise die Spritzlöcher (95,96) in Verlängerung der trichterförmigen Erweiterung der Düsennadel (88) erstreckt beziehungsweise erstrecken.
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