WO2017059986A1 - Düsenbaugruppe für einen kraftstoffinjektor und kraftstoffinjektor - Google Patents

Düsenbaugruppe für einen kraftstoffinjektor und kraftstoffinjektor Download PDF

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WO2017059986A1
WO2017059986A1 PCT/EP2016/068927 EP2016068927W WO2017059986A1 WO 2017059986 A1 WO2017059986 A1 WO 2017059986A1 EP 2016068927 W EP2016068927 W EP 2016068927W WO 2017059986 A1 WO2017059986 A1 WO 2017059986A1
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section
bore
throttle
nozzle
nozzle needle
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PCT/EP2016/068927
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Georg Sengseis
Kurt KAINDLBINDER
Roland Mitter
Friedrich KROEPL
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
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    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • F02M61/12—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type characterised by the provision of guiding or centring means for valve bodies
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    • F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
    • F02M61/205—Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/28—Details of throttles in fuel-injection apparatus
    • 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
    • F02M2547/00—Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/001—Control chambers formed by movable sleeves

Definitions

  • the invention relates to a nozzle assembly for a fuel injector according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a fuel injector with a nozzle assembly according to the invention.
  • a nozzle assembly according to the preamble of claim 1 is known from DE 10 201 1 078 390 A1 of the Applicant.
  • the known nozzle assembly has a nozzle body with a bore, wherein the bore in a
  • Throttle portion has a narrowed cross-section, which widens in the direction of a high-pressure chamber in a section with increased cross-section. The two sections of the bore in the nozzle body go over one
  • the bore on the nozzle body cooperates with a nozzle needle having a throttle section in the region of the throttle gap, which is characterized in that the throttle section at least one obliquely or
  • Nozzle assembly the flow of fuel in the direction of
  • the invention has the object, a nozzle assembly for a fuel! Njektor according to the preamble of claim 1 such that it allows a simple and accurate control of the flow rate of the fuel in the direction of injection openings when opening or closing a nozzle needle with relatively simple production, and that at the same time in an open position of the nozzle needle maximum possible Flow rate in the direction of the injection openings is achieved.
  • the invention is based on the idea to design the nozzle needle with its throttle portion such that the Threshold portion passes when lifting from the closed position to a position in which the throttle portion is completely immersed in a region of the bore in which the bore has a relatively small cross-section. In other words, this means that in a raised position of the nozzle needle, the throttle portion of the nozzle needle is no longer with the
  • Nozzle needle causes the throttle effect together with the throttle section. It is thus achieved in the raised position of the nozzle needle, a relatively large flow area for fuel in the direction of the injection openings.
  • the throttle section can be formed on the nozzle needle, if this has a constant cross-section with the exception of one of the at least one injection opening facing away from the end portion arranged.
  • this means that the throttle section in contrast to the above-mentioned DE 10 201 1 078 390 A1 of the Applicant, can be very easily formed or machined over the axial length of the throttle section by the constant cross section.
  • the throttle portion has a round basic shape with preferably three flats, and that the
  • Section of the hole trains a guide.
  • the guide is used for the radial guidance of the nozzle needle in the bore of the nozzle body, wherein the size of the flow cross-section is adjusted in the lowered position of the nozzle needle by the preferably three flats, in which the
  • Throttle portion of the nozzle needle is immersed in the injection openings facing the first portion of the bore.
  • the nozzle needle is guided radially between the throttle section and the side facing a nozzle needle tip in at least one further guide.
  • Continuing education makes it possible, after the (complete) evacuation of the Throttle portion from the first portion of the bore by means of at least one further guide to guide the nozzle needle in the bore radially.
  • the further guidance makes it possible, when the nozzle needle is dipped into the first section of the bore for closing the nozzle needle or the injection openings, to guide the throttle section radially to the first section of the bore.
  • Injection opening enlarged.
  • various possibilities are conceivable to influence the flow cross section over the stroke of the nozzle needle. This influence is particularly dependent on the desired characteristic of the flow cross-section over the stroke of the nozzle needle. If, for example, it is intended to achieve an approximately linear increase in the flow cross-section for the fuel via the stroke, it can be provided that the intermediate section between the two sections of the bore is conical. However, if you want to achieve a disproportionately increasing flow rate over the stroke of the nozzle needle, it may be provided that the
  • a further, particularly preferred embodiment relates to an embodiment of the nozzle assembly, wherein the intermediate portion of the bore axially through a separate from the nozzle body into the bore of the nozzle body
  • insertable element is formed.
  • Such an element is known per se from DE 10 2004 002 084 A1 of the Applicant, in particular to compensate for geometric component tolerances in the production of the bore or the nozzle needle.
  • the element in the form of a ring known from the cited document has a constant cross-section in the axial extent, so that it does not form an intermediate section in the sense of the invention.
  • the invention also includes a fuel! Njektor with a nozzle assembly described so far.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a fuel injector in the region of the nozzle assembly according to the invention
  • FIG. 3 shows an illustration of the nozzle assembly with the position of the nozzle needle raised
  • FIG. 1 the end region of a fuel facing a combustion chamber of an internal combustion engine (not shown) is shown in FIG. Njektors 100 shown.
  • Fuel injector 100 is in particular part of a so-called common-rail system for injecting fuel into the combustion chamber of a
  • the fuel injector 100 comprises a nozzle assembly 10, which consists essentially of a nozzle body 1 1 and one within the nozzle body 1 1
  • the nozzle body 1 1 has a bore 15 in the form of a blind hole, at one of them
  • Nozzle group 16 near end region preferably a plurality of injection openings 17 are formed for injecting the fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the bore 15 comprises at least two sections 18, 19 with different cross-sectional area.
  • the first section 18 on the first section 18 is the first section 18 on the first section 18
  • Diameter di which is smaller than the diameter d 2 of the second portion 19, which adjoins the first portion 18 on the
  • the second portion 19 is formed within the bore 15 in the form of a stepped bore, so that there is a step 21 on the inner wall of the bore 15 between the two sections 18, 19.
  • a compensation ring 25 whose outer circumference is cylindrical, while the inner circumference 26 is formed at least partially conical.
  • the inner periphery 26 therefore forms an intermediate section 27 with respect to the cross-sectional area between the two sections 18, 19, such that the cross-section of the bore 15 between the two sections 18, 19 over the
  • High-pressure chamber 28 is formed, which is not shown
  • Supply bore is hydraulically connected to a fuel port of the fuel injector 100.
  • a fuel port of the fuel injector 100 Within the high-pressure chamber 28 is a
  • Control chamber sleeve 29 is arranged. In the control chamber sleeve 29 of a nozzle needle tip 30 facing away from end portion 31 of the nozzle needle 12 a.
  • Control chamber 32 is formed, wherein the control chamber 32 via a hydraulic connection, not shown, in the form of a Abiaufbohrung in a
  • Low pressure range of the fuel injector 100 is pressure relieved to control the lifting movement of the nozzle needle 12 in the direction of the longitudinal axis 33.
  • a closing spring 35 On one support ring 34, which rests axially on a collar of the nozzle needle 12, one end of a closing spring 35 is supported, the other end is supported on the underside of the control chamber sleeve 29.
  • the closing spring 35 serves to assist in the pressurization of the control chamber 32, the closing movement of the nozzle needle 12 and electrically not driven
  • the nozzle needle 12 has a throttle portion 40 which extends in the direction of the longitudinal axis 33 of the nozzle needle 12, and in the closed position of the nozzle needle 12 shown in FIG. 1 to form a
  • Gap throttle 38 extends at least partially into the first portion 18 of the bore 15.
  • the throttle portion 40 has, as can be seen in particular with reference to FIG. 2, a round basic shape with three, each offset by about 60 ° to each other arranged flats 41 to 43.
  • the outer periphery of the throttle portion 40 forms in the area outside the flats 41 to 43 three rounded trained guide portions 44 which in the lowered position of the nozzle needle 12 on the inner circumference of the first portion 18 of
  • the nozzle needle 12 in the region between the throttle portion 40 and the injection openings 17 at least one further guide 45, which is also formed in particular by flats 46 on the circumference of the nozzle needle 12 to the nozzle needle 12 in the first portion 18 of the bore
  • the throttle section 40 On the side facing away from the injection openings 17, the throttle section 40 moreover has a conical transition section 47.
  • the throttle section 40 of the nozzle needle 12 dips into the first section 18 of the bore 15 in the lowered position of the nozzle needle 12.
  • the throttle portion 40 of the nozzle needle 12 at least completely from the first portion 18 of the bore 15 emerges.
  • the throttle portion 40 preferably emerges from the region of the intermediate portion 27 and is located in the region of the second portion 19 of the bore 15.
  • a compensation ring 25a is shown in a closed position of the nozzle needle 12, the inner wall 26a, in contrast to the compensation ring 25 is not conical, but has a convex shape.
  • a balancing ring 25b is shown, the inner wall
  • Nozzle assembly 10a is shown.
  • the nozzle assembly 10a is characterized in that in the axial direction of the second portion 19 of the bore 15 on the side facing away from the injection openings 17 at least a third section 51 connects, which has a reduced cross-section compared to the second section 19.
  • This causes, as will be clarified with reference to FIGS. 7 and 8, that when lifting the nozzle needle 12 from the closed position shown in FIG. 7, the flow cross-section for fuel in the direction of the injection openings 17, in analogy to the above statements, initially increased before the cross section decreases again as soon as the throttle portion 40a of the nozzle needle 12 comes to an axial position in which it begins to immerse in the third portion 51.
  • the nozzle assembly 10, 10a or the fuel injector 100 described so far can be modified or modified in many ways without deviating from the idea of the invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Düsenbaugruppe (10; 10a) für einen Kraftstoffinjektor (100),mit einer Düsennadel (12), die in einer Bohrung (15) eines Düsenkörpers (11) zum Freigeben und Verschließen wenigstens einer Einspritzöffnung (17) über wenigstens eine zwischen der Düsennadel (12) und der Bohrung (15) ausgebildete Führung (44, 45) hubbeweglich angeordnet ist, wobei die Düsennadel (12) einen Drosselabschnitt (40; 40a) zur Ausbildung einer Spaltdrossel (38) mit der Bohrung (15) des Düsenkörpers (11) aufweist, wobei die Bohrung (15) einen ersten Abschnitt (18) und einen zweiten Abschnitt (19) mit gegenüber dem ersten Abschnitt (18) vergrößertem Querschnitt aufweist, wobei die beiden Abschnitte (18, 19) der Bohrung (15) über einen Zwischenabschnitt (27) miteinander verbunden sind, der eine stetige Querschnittsveränderung zwischen den beiden Abschnitten (18, 19) ausbildet, wobeider Drosselabschnitt (40; 40a) der Düsennadel (12) in einer Schließstellung der Düsennadel (12) in den ersten Abschnitt (18) der Bohrung (15) eintaucht, und wobei der Drosselabschnitt (40; 40a) mit der Bohrung (15) derart zusammenwirkt, dass beim Anheben der Düsennadel (12) sich die Drosselwirkung des Drosselabschnitts (40; 40a) verringert. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dassder Drosselabschnitt (40; 40a) in einer angehobenen Stellung der Düsennadel (12) vollständig zumindest aus dem ersten Abschnitt (18) der Bohrung (15) austaucht.

Description

Beschreibung
Düsenbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor und Kraftstoffinjektor Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Düsenbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Ferner betrifft die Erfindung einen Kraftstoffinjektor mit einer erfindungsgemäßen Düsenbaugruppe.
Eine Düsenbaugruppe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 10 201 1 078 390 A1 der Anmelderin bekannt. Die bekannte Düsenbaugruppe weist einen Düsenkörper mit einer Bohrung auf, wobei die Bohrung in einem
Drosselabschnitt einen verengten Querschnitt hat, der sich in Richtung eines Hochdruckraums in einen Abschnitt mit vergrößertem Querschnitt erweitert. Die beiden Abschnitte der Bohrung in dem Düsenkörper gehen über einen
kegelförmigen Zwischenabschnitt an der Innenwand der Bohrung ineinander über. Die Bohrung am Düsenkörper wirkt mit einer Düsennadel zusammen, die im Bereich des Drosselspaltes einen Drosselabschnitt aufweist, der sich dadurch auszeichnet, dass der Drosselabschnitt wenigstens eine schräg oder
bogenförmig in Bezug auf die Längsnadelachse verlaufende Fläche aufweist, die mit einer Steuerkante am Übergangsbereich zwischen dem Zwischenabschnitt und dem im Durchmesser verengten Bereich der Bohrung derart zusammenwirkt, dass die Drosselwirkung zwischen der Bohrung und der Düsennadel vom Hub der Düsennadel abhängig ist. Insbesondere ermöglicht es die bekannte
Düsenbaugruppe, den Durchfluss von Kraftstoff in Richtung von
Einspritzöffnungen eines Kraftstoffinjektors derart zu steuern, dass beim
Anheben der Düsennadel aus einer Schließstellung, in der die Einspritzöffnungen verschlossen sind, zunächst durch den Bereich der Spaltdrossel eine relativ geringe Kraftstoff menge strömt, die sich beim Anheben der Düsennadel hubabhängig überproportional steigert. Weiterhin bildet der Drosselabschnitt an der Düsennadel gleichzeitig mit der Bohrung des Düsenkörpers eine radiale Führung für die Düsennadel aus, derart, dass selbst in einer maximal
angehobenen Stellung der Düsennadel der Drosselabschnitt in Wirkverbindung mit der Bohrung angeordnet ist, so dass der maximale Durchflussquerschnitt durch die Spaltdrossel beschränkt ist. Darüber hinaus ist die Ausbildung von sich in Längsrichtung der Düsennadel geometrisch ändernden Flächen am
Drosselabschnitt relativ aufwendig.
Aus der DE 10 2004 002 084 A1 der Anmelderin ist es darüber hinaus bekannt, einen in der Grundform zylindrisch ausgebildeten Drosselabschnitt an der Düsennadel auf der Einspritzöffnungen zugewandten Seite mit einer radial umlaufenden Ringnut zu versehen. Am Grund der Ringnut ist wenigstens eine Querbohrung ausgebildet, die in einer in der Längsachse der Düsennadel ausgebildeten Sacklochbohrung mündet. Die Sacklochbohrung mündet wiederum auf der der wenigstens einen Querbohrung abgewandten Seite am Grund des Düsenkörpers unterhalb der Einspritzöffnungen. Der Drosselabschnitt der Düsennadel wirkt mit einer ringförmig ausgebildeten Einstellscheibe zusammen. Beim Anheben der Düsennadel aus ihrer Schließstellung erfolgt eine starke Erhöhung der Durchflussmenge von Kraftstoff in Richtung der
Einspritzöffnungen, sobald der Bereich der Ringnut des Drosselabschnitts oberhalb des Bereichs der Einstellscheibe gelangt. Die aus der genannten Schrift bekannte Düsenbaugruppe ist durch die Notwendigkeit der Längs- und
Querbohrungen ebenfalls relativ aufwendig ausgebildet.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Düsenbaugruppe für einen Kraftstoff! njektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass diese bei relativ einfacher Herstellung eine einfache und genaue Regelung der Durchflussmenge des Kraftstoffs in Richtung von Einspritzöffnungen beim Öffnen bzw. Schließen einer Düsennadel ermöglicht, und dass gleichzeitig in einer Öffnungsstellung der Düsennadel eine möglichst große maximale Durchflussmenge in Richtung der Einspritzöffnungen erzielbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Düsenbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die Düsennadel mit ihrem Drosselabschnitt derart auszubilden, dass der Drosselabschnitt beim Anheben aus der Schließstellung in eine Position gelangt, bei der der Drosselabschnitt vollständig aus einem Bereich der Bohrung ausgetaucht ist, in der die Bohrung einen relativ geringen Querschnitt aufweist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass in einer angehobenen Stellung der Düsennadel der Drosselabschnitt der Düsennadel nicht mehr mit dem
Bereich der Bohrung zusammenwirkt, der im abgesengten Zustand der
Düsennadel zusammen mit dem Drosselabschnitt die Drosselwirkung hervorruft. Es wird somit in der angehobenen Position der Düsennadel ein relativ großer Durchflussquerschnitt für Kraftstoff in Richtung der Einspritzöffnungen erzielt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Düsenbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Herstellungstechnisch besonders einfach, preiswert und genau lässt sich der Drosselabschnitt an der Düsennadel ausbilden, wenn dieser mit Ausnahme an einem der wenigstens einen Einspritzöffnung abgewandten Seite angeordneten Endabschnitt einen konstanten Querschnitt aufweist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass der Drosselabschnitt, im Gegensatz zu der eingangs erwähnten DE 10 201 1 078 390 A1 der Anmelderin, über die axiale Länge des Drosselabschnitts durch den konstanten Querschnitt sehr einfach ausgebildet bzw. bearbeitet werden kann.
Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass der Drosselabschnitt eine runde Grundform mit vorzugsweise drei Abflachungen aufweist, und dass der
Drosselabschnitt außerhalb der Abflachungen zusammen mit dem ersten
Abschnitt der Bohrung eine Führung ausbildet. Die Führung dient der radialen Führung der Düsennadel in der Bohrung des Düsenkörpers, wobei durch die vorzugsweise drei Abflachungen die Größe des Durchflussquerschnitts in der abgesenkten Stellung der Düsennadel eingestellt wird, bei der der
Drosselabschnitt der Düsennadel in den den Einspritzöffnungen zugewandten ersten Abschnitt der Bohrung eintaucht.
In Weiterbildung des zuletzt genannten Vorschlags ist es vorgesehen, dass die Düsennadel zwischen dem Drosselabschnitt und der einer Düsennadelspitze zugewandten Seite in wenigstens einer weiteren Führung radial geführt ist. Diese
Weiterbildung ermöglicht es, nach dem (vollständigen) Austauchen des Drosselabschnitts aus dem ersten Abschnitt der Bohrung mittels der wenigstens einen weiteren Führung die Düsennadel in der Bohrung radial zu führen. Darüber hinaus ermöglicht es die weitere Führung, beim Eintauchen der Düsennadel in den ersten Abschnitt der Bohrung zum Schließen der Düsennadel bzw. der Einspritzöffnungen den Drosselabschnitt zum ersten Abschnitt der Bohrung radial zu führen.
Wie oben erläutert, wird beim Anheben der Düsennadel bzw. beim Austauchen des Drosselabschnitts aus dem ersten Abschnitt der Bohrung der
Durchflussquerschnitt für den Kraftstoff in Richtung der wenigstens einen
Einspritzöffnung vergrößert. Hierbei sind verschiedene Möglichkeiten denkbar, den Durchflussquerschnitt über den Hub der Düsennadel zu beeinflussen. Diese Beeinflussung ist insbesondere abhängig von der gewünschten Charakteristik des Durchflussquerschnitts über dem Hub der Düsennadel. Will man über den Hub beispielsweise einen in etwa linearen Anstieg des Durchflussquerschnitts für den Kraftstoff erzielen, so kann es vorgesehen sein, dass der Zwischenabschnitt zwischen den beiden Abschnitten der Bohrung kegelförmig ausgebildet ist. Will man hingegen eine überproportional steigende Durchflussmenge über dem Hub der Düsennadel erzielen, so kann es vorgesehen sein, dass der
Zwischenabschnitt eine konkave Form aufweist. Zuletzt ist es denkbar, den Zwischenabschnitt mit einer konvexen Form auszubilden, will man über dem Hub der Düsennadel gesehen eine unterproportionale Steigerung der
Durchflussmenge erzielen.
Um beispielsweise die Bewegung der Düsennadel in Richtung der (maximalen) Öffnungsstellung zu dämpfen, oder aber den Durchflussquerschnitt nach dem Austauchen des Drosselabschnitts aus dem ersten Abschnitt sowie dem
Zwischenabschnitt der Bohrung zu verringern, kann es vorgesehen sein, dass sich an dem zweiten Abschnitt der Bohrung auf der dem Zwischenabschnitt der Bohrung abgewandten Seite ein dritter Abschnitt anschließt, in dessen Bereich die Querschnittsfläche der Bohrung gegenüber der Querschnittsfläche im zweiten Abschnitt reduziert ist, und dass die Düsennadel bis in eine Stellung anhebbar ist, in der der Drosselabschnitt der Düsennadel in dem Querschnitt des dritten Abschnitts hineinragt. Eine weitere, besonders bevorzugte Ausgestaltung betrifft eine Ausführungsform der Düsenbaugruppe, bei der der Zwischenabschnitt der Bohrung durch ein von dem Düsenkörper separates, in die Bohrung des Düsenkörpers axial
einführbares Element gebildet ist. Ein derartiges Element ist an sich aus der DE 10 2004 002 084 A1 der Anmelderin bekannt, um insbesondere geometrische Bauteiltoleranzen bei der Fertigung der Bohrung bzw. der Düsennadel auszugleichen. Das aus der genannten Schrift bekannte Element in Form eines Rings weist jedoch in axialer Erstreckung einen konstanten Querschnitt auf, so dass es keinen Zwischenabschnitt im Sinne der Erfindung ausbildet.
Zuletzt umfasst die Erfindung auch einen Kraftstoff! njektor mit einer soweit beschriebenen Düsenbaugruppe.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Kraftstoffinjektor im Bereich der erfindungsgemäßen Düsenbaugruppe,
Fig 2 einen Schnitt in der Ebene II-II der Fig. 1 ,
Fig 3 eine Darstellung der Düsenbaugruppe bei angehobener Stellung der Düsennadel,
Fig 4 einen Schnitt in der Ebene IV— IV der Fig. 3,
Fig. 5
und
Fig. 6 jeweils Teillängsschnitte im Bereich einer Düsenbaugruppe bei unterschiedlich ausgebildeten Formen des Zwischenabschnitts der Bohrung und und
Fig. 8 eine modifizierte Düsenbaugruppe bei abgesenkten bzw.
angehobener Position der Düsennadel jeweils im Teillängsschnitt.
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
In der Fig. 1 ist der einem Brennraum einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine zugewandte Endbereich eines Kraftstoff! njektors 100 gezeigt. Der
Kraftstoffinjektor 100 ist insbesondere Bestandteil eines sogenannten Common- Rail-Systems zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer
selbstzündenden Brennkraftmaschine.
Der Kraftstoffinjektor 100 umfasst eine Düsenbaugruppe 10, die im Wesentlichen aus einem Düsenkörper 1 1 und einer innerhalb des Düsenkörpers 1 1
hubbeweglich angeordneten Düsennadel 12 besteht. Der Düsenkörper 1 1 weist eine Bohrung 15 in Form einer Sacklochbohrung auf, an deren einer
Düsenkuppe 16 nahen Endbereich vorzugsweise mehrere Einspritzöffnungen 17 zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine ausgebildet sind.
Die Bohrung 15 umfasst wenigstens zwei Abschnitte 18, 19 mit unterschiedlicher Querschnittsfläche. Dabei ist der erste Abschnitt 18 auf der den
Einspritzöffnungen 17 zugewandten Seite ausgebildet und weist einen
Durchmesser di auf, der geringer ist als der Durchmesser d2 des zweiten Abschnitts 19, der sich an den ersten Abschnitt 18 auf der den
Einspritzöffnungen 17 abgewandten Seite anschließt. Der zweite Abschnitt 19 ist innerhalb der Bohrung 15 in Form einer Stufenbohrung ausgebildet, so dass sich zwischen den beiden Abschnitten 18, 19 eine Stufe 21 an der Innenwand der Bohrung 15 befindet. An dieser Stufe 21 liegt axial ein Ausgleichsring 25 an, dessen Außenumfang zylindrisch ausgebildet ist, während der Innenumfang 26 zumindest bereichsweise kegelförmig ausgebildet ist. Der Innenumfang 26 bildet daher in Bezug auf die Querschnittsfläche zwischen den beiden Abschnitten 18, 19 einen Zwischenabschnitt 27 aus, derart, dass sich der Querschnitt der Bohrung 15 zwischen den beiden Abschnitten 18, 19 über den
Zwischenabschnitt 27 stetig verändert. Im Bereich des zweiten Abschnitts 19 des Düsenkörpers 1 1 ist ein
Hochdruckraum 28 ausgebildet, der über eine nicht dargestellte
Versorgungsbohrung mit einem Kraftstoffanschlussstutzen des Kraftstoffinjektors 100 hydraulisch verbunden ist. Innerhalb des Hochdruckraums 28 ist eine
Steuerraumhülse 29 angeordnet. In die Steuerraumhülse 29 taucht der einer Düsennadelspitze 30 abgewandte Endbereich 31 der Düsennadel 12 ein.
Oberhalb des Endbereichs 31 ist innerhalb der Steuerraumhülse 29 ein
Steuerraum 32 ausgebildet, wobei der Steuerraum 32 über eine nicht gezeigte hydraulische Verbindung in Form einer Abiaufbohrung in einen
Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors 100 druckentlastbar ist, um die Hubbewegung der Düsennadel 12 in Richtung deren Längsachse 33 zu steuern. Hierzu dient, in an sich bekannter und daher nicht gezeigter Art und Weise beispielsweise ein Magnetaktuator oder ein Piezoaktuator.
An einem Abstützring 34, der axial an einem Bund der Düsennadel 12 anliegt, stützt sich ein Ende einer Schließfeder 35 ab, deren anderes Ende sich an der Unterseite der Steuerraumhülse 29 abstützt. Die Schließfeder 35 dient dazu, bei einer Druckbeaufschlagung des Steuerraums 32 die Schließbewegung der Düsennadel 12 zu unterstützen und bei elektrisch nicht angesteuertem
Kraftstoff! njektor 100 die Düsennadel 12 in die in der Fig. 1 dargestellte
Schließstellung zu bewegen, in der die Einspritzöffnungen 17 zumindest mittelbar verschlossen sind, um ein Einspritzen von Kraftstoff durch die Einspritzöffnungen 17 zu vermeiden.
Die Düsennadel 12 weist einen Drosselabschnitt 40 auf, der sich in Richtung der Längsachse 33 der Düsennadel 12 erstreckt, und der in der in der Fig. 1 dargestellten Schließstellung der Düsennadel 12 zur Ausbildung einer
Spaltdrossel 38 zumindest bereichsweise in den ersten Abschnitt 18 der Bohrung 15 hineinragt. Der Drosselabschnitt 40 weist, wie insbesondere anhand der Fig. 2 erkennbar ist, eine runde Grundform mit drei, um jeweils etwa 60° zueinander versetzt angeordneten Abflachungen 41 bis 43 auf. Der Außenumfang des Drosselabschnitts 40 bildet in dem Bereich außerhalb der Abflachungen 41 bis 43 drei gerundet ausgebildete Führungsbereiche 44 aus, die in der abgesenkten Stellung der Düsennadel 12 am Innenumfang des ersten Abschnitts 18 der
Bohrung 15 anliegen bzw. unter Ausbildung einer Spielpassung eine radiale Führung der Düsennadel 12 in dem ersten Abschnitt 18 ausbilden. Darüber hinaus weist die Düsennadel 12 in dem Bereich zwischen dem Drosselabschnitt 40 und den Einspritzöffnungen 17 wenigstens eine weitere Führung 45 auf, die ebenfalls insbesondere durch Abflachungen 46 am Umfang der Düsennadel 12 ausgebildet ist, um die Düsennadel 12 in dem ersten Abschnitt 18 der Bohrung
15 radial zu führen.
Auf der den Einspritzöffnungen 17 abgewandten Seite weist der Drosselabschnitt 40 darüber hinaus einen kegelförmig ausgebildeten Übergangsabschnitt 47 auf. Wie insbesondere anhand der Darstellungen der Fig. 1 bis 4 erkennbar ist, taucht der Drosselabschnitt 40 der Düsennadel 12 in der abgesenkten Stellung der Düsennadel 12 in den ersten Abschnitt 18 der Bohrung 15 ein. Dabei wird der Durchflussquerschnitt für Kraftstoff in Richtung der Einspritzöffnungen 17 durch die Querschnittsdifferenz zwischen dem Drosselabschnitt 40 der Düsennadel 12 und dem ersten Abschnitt 18 der Bohrung 15 im Bereich der Abflachungen 41 bis
43 bestimmt.
Erfindungswesentlich ist, dass bei einer Druckentlastung des Steuerraums 29 zum Anheben der Düsennadel 12 aus ihrer Schließposition in eine Position, in der über die Einspritzöffnungen 17 Kraftstoff in den Brennraum der
Brennkraftmaschine eingespritzt wird, der Drosselabschnitt 40 der Düsennadel 12 zumindest vollständig aus dem ersten Abschnitt 18 der Bohrung 15 austaucht. Wie darüber hinaus anhand der Fig. 3 und 4 erkennbar ist, in der die Düsennadel 12 in ihrer angehobenen Position dargestellt ist, taucht der Drosselabschnitt 40 dabei bevorzugt auch aus dem Bereich des Zwischenabschnitts 27 aus und befindet sich im Bereich des zweiten Abschnitts 19 der Bohrung 15. Dadurch wird der Strömungsquerschnitt für Kraftstoff aus dem Hochdruckraum 28 in Richtung der Einspritzöffnungen 17 aus der Flächendifferenz zwischen dem zweiten Abschnitt 19 der Bohrung 15 und der Querschnitt des Drosselabschnitts 40 gebildet.
In der Fig. 5 ist in einer Schließstellung der Düsennadel 12 ein Ausgleichsring 25a gezeigt, dessen Innenwand 26a, im Gegensatz zu dem Ausgleichsring 25 nicht kegelförmig ausgebildet ist, sondern eine konvex ausgebildete Form aufweist. In der Fig. 6 ist ein Ausgleichsring 25b dargestellt, dessen Innenwand
26b, eine konkave Form aufweist. Die unterschiedlich geformten Innenwände der Ausgleichsringe 25a, 25b bewirken beim Anheben der Düsennadel 12 aus ihrer in den Fig. 5 und 6 dargestellten Schließposition eine unterschiedliche
Charakteristik der Durchflussmenge in Richtung der Einspritzöffnungen 17.
Zuletzt ist in den Fig. 7 und 8 eine weitere Ausführungsform einer
Düsenbaugruppe 10a gezeigt. Die Düsenbaugruppe 10a zeichnet sich dadurch aus, dass sich in axialer Richtung an den zweiten Abschnitt 19 der Bohrung 15 auf der den Einspritzöffnungen 17 abgewandten Seite zumindest ein dritter Abschnitt 51 anschließt, der im Vergleich zum zweiten Abschnitt 19 einen verringerten Querschnitt aufweist. Dies bewirkt, wie anhand der Fig. 7 und 8 verdeutlicht werden soll, dass beim Anheben der Düsennadel 12 aus der in der Fig. 7 dargestellten Schließstellung der Durchflussquerschnitt für Kraftstoff in Richtung der Einspritzöffnungen 17, in Analogie zu den obigen Ausführungen, zunächst vergrößert wird, bevor sich der Querschnitt wiederum verringert, sobald der Drosselabschnitt 40a der Düsennadel 12 in eine axiale Position gelangt, in der dieser beginnt, in den dritten Abschnitt 51 einzutauchen.
Die soweit beschriebene Düsenbaugruppe 10, 10a bzw. der Kraftstoffinjektor 100 können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.

Claims

Ansprüche
1 . Düsenbaugruppe (10; 10a) für einen Kraftstoffinjektor (100), mit einer
Düsennadel (12), die in einer Bohrung (15) eines Düsenkörpers (1 1 ) zum Freigeben und Verschließen wenigstens einer Einspritzöffnung (17) über wenigstens eine zwischen der Düsennadel (12) und der Bohrung (15) ausgebildete Führung (44, 45) hubbeweglich angeordnet ist, wobei die Düsennadel (12) einen Drosselabschnitt (40; 40a) zur Ausbildung einer Spaltdrossel (38) mit der Bohrung (15) des Düsenkörpers (1 1 ) aufweist, wobei die Bohrung (15) einen ersten Abschnitt (18) und einen zweiten Abschnitt (19) mit gegenüber dem ersten Abschnitt (18) vergrößertem Querschnitt aufweist, wobei die beiden Abschnitte (18, 19) der Bohrung (15) über einen Zwischenabschnitt (27) miteinander verbunden sind, der eine stetige Querschnittsveränderung zwischen den beiden Abschnitten (18, 19) ausbildet, wobei der Drosselabschnitt (40; 40a) der Düsennadel (12) in einer Schließstellung der Düsennadel (12) in den ersten Abschnitt (18) der Bohrung (15) eintaucht, und wobei der Drosselabschnitt (40; 40a) mit der Bohrung (15) derart zusammenwirkt, dass beim Anheben der Düsennadel (12) sich die Drosselwirkung des Drosselabschnitts (40; 40a) verringert, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselabschnitt (40; 40a) in einer angehobenen Stellung der Düsennadel (12) vollständig zumindest aus dem ersten Abschnitt (18) der Bohrung (15) austaucht.
2. Düsenbaugruppe nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Drosselabschnitt (40; 40a) mit Ausnahme an einem der wenigstens einen Einspritzöffnung (17) abgewandten Seite angeordneten
Übergangsabschnitt (47) einen konstanten Querschnitt aufweist. Düsenbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Drosselabschnitt (40; 40a) eine runde Grundform mit vorzugsweise drei Abflachungen (41 , 42, 43) aufweist, und dass der Drosselabschnitt (40; 40a) außerhalb der Abflachungen (41 , 42, 43) zusammen mit dem ersten Abschnitt (18) der Bohrung (15) die Führung (44) ausbildet.
Düsenbaugruppe nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Düsennadel (12) zwischen dem Drosselabschnitt (40; 40a) und der einer Düsennadelspitze (30) zugewandten Seite in wenigstens einer weiteren Führung (45) radial geführt ist.
Düsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zwischenabschnitt (27) eine Innenwand (26) aufweist, die kegelförmig ausgebildet ist.
Düsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zwischenabschnitt (27) eine Innenwand (26a) aufweist, die konkav ausgebildet ist.
Düsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zwischenabschnitt (27) eine Innenwand (26b) aufweist, die konvex ausgebildet ist.
Düsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich an den zweiten Abschnitt (19) der Bohrung (15) auf der dem Zwischenabschnitt (27) abgewandten Seite ein dritter Abschnitt (51 ) anschließt, in dessen Bereich die Querschnittsfläche der Bohrung (15) gegenüber der Querschnittsfläche im zweiten Abschnitt (19) reduziert ist, und dass die Düsennadel (12) bis in eine Stellung anhebbar ist, in der der Drosselabschnitt (40a) in den Querschnitt des dritten Abschnitts (51 ) hineinragt.
9. Düsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zwischenabschnitt (27) durch ein von dem Düsenkörper (1 1 ) separates, in die Bohrung axial einführbares Element in Form eines Ausgleichsrings (25; 25a; 25b) gebildet ist.
10. Kraftstoffinjektor (100) mit einer Düsenbaugruppe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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