DE102005039688A1 - Düsenbaugruppe für ein Einspritzventil - Google Patents

Düsenbaugruppe für ein Einspritzventil Download PDF

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Abstract

Düsenbaugruppe für ein Einspritzventil (10), mit einem Düsenkörper (30), der eine Düsenkörperausnehmung (32) aufweist, die mit einem Hochdruckkreis eines Fluids hydraulisch koppelbar ist, einer in der Düsenkörperausnehmung (32) axial beweglich angeordneten Düsennadel (33), die in einer Schließposition einen Fluidfluss durch mindestens eine Einspritzöffnung (52) verhindert und ansonsten den Fluidfluss frei gibt, und einer Hülse (54), die koaxial zu der Düsennadel (33) zwischen dem Düsenkörper (30) und der Düsennadel (33) angeordnet ist. Zwischen der Düsennadel (33) und der Hülse (54) ist ein Spalt (64) ausgebildet, der während des Betriebs des Einspritzventils mit einem im Vergleich mit dem Druckniveau im Hochdruckkreis niedrigeren Druckniveau gekoppelt ist. Die Hülse (54) ist so ausgebildet, dass die radiale Biegesteifigkeit der Hülse (54) über die axiale Länge der Hülse (54) variiert, und zwar derart, dass einer Änderung eines Spaltmaßes des Spalts (64) abhängig von dem Druck des Fluids entgegengewirkt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Düsenbaugruppe für ein Einspritzventil und ein Einspritzventil.
  • Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich der zulässigen Schadstoffemission von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, machen es erforderlich, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch welche die Schadstoffemissionen gesenkt werden. Ein Ansatzpunkt hierbei ist, die von der Brennkraftmaschine erzeugten Schadstoffemissionen zu senken. Die Bildung von Ruß ist stark abhängig von der Aufbereitung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine.
  • Eine entsprechend verbesserte Gemischaufbereitung kann erreicht werden, wenn der Kraftstoff unter sehr hohem Druck zugemessen wird. Im Falle von Diesel-Brennkraftmaschine betragen die Kraftstoffdrücke bis zu 2.000 bar. Derart hohe Drücke stellen sowohl hohe Anforderungen an das Material der Düsenbaugruppe als auch an deren Konstruktion. Gleichzeitig müssen größere Kräfte von der Düsenbaugruppe aufgenommen werden.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Düsenbaugruppe und ein Einspritzventil zu schaffen, die einen zuverlässigen und präzisen Betrieb ermöglichen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Gemäß eines ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Düsenbaugruppe für ein Einspritzventil, mit einem Düsenkörper, der eine Düsenkörperausnehmung aufweist, die mit einem Hochdruckkreis eines Fluids hydraulisch koppelbar ist, einer in der Düsenkörperausnehmung axial beweglich angeordneten Düsennadel, die in einer Schließposition einen Fluidfluss durch mindestens eine Einspritzöffnung verhindert und ansonsten den Fluidfluss frei gibt. Weiter hat die Düsenbaugruppe eine Hülse, die koaxial zu der Düsennadel zwischen dem Düsenkörper und der Düsennadel angeordnet ist, wobei zwischen der Düsennadel und der Hülse ein Spalt ausgebildet ist, der während des Betriebs des Einspritzventils mit einem im Vergleich zu dem Druckniveau im Hochdruckkreis niedrigerem Druckniveau gekoppelt ist. Die Hülse ist so ausgebildet, dass die radiale Biegesteifigkeit der Hülse über die axiale Länge der Hülse variiert, und zwar derart, dass einer Änderung eines Spaltmaßes des Spalts abhängig von dem Druck des Fluids entgegengewirkt wird.
  • Dies hat den Vorteil, dass einer Verformung von Hülse und Düsennadel aufgrund der radialen Druckdifferenz durch eine Variation der radialen Biegesteifigkeit der Hülse entgegengewirkt wird. Es kann so eine gute Führung der Düsennadel in der Hülse weitgehend unabhängig von dem Druck in dem Hochdruckkreis gewährleistet sein. Ein weiterer Vorteil ist, dass einem unerwünschten Aufweiten des Spalts entgegengewirkt wird. Da die Größe des Spalts zwischen der Düsennadel und der Hülse das Ausmaß des Leckstroms des Fluids beeinflusst, kann der Leckstrom in der Düsenbaugruppe klein gehalten werden. Damit wird vermieden, dass zusätzliche Pumpenergie für den Leckstrom aufgewendet werden muss und das Fluid unnötig erwärmt wird.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Hülse mindestens eine Ausnehmung auf, durch die die radiale Biegesteifigkeit der Hülse über die axiale Länge der Hülse variiert. Eine Ausnehmung in der Hülse stellt eine besonders einfache mechanische Vorrichtung zur Änderung der radialen Biegesteifigkeit der Hülse dar.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die mindestens eine Ausnehmung eine Längsausnehmung, die sich über die gesamte axiale Länge der Hülse erstreckt und mindestens abschnittsweise auf der dem Düsenkörper zugewandten Seite der Hülse angeordnet ist. Damit kann das Spaltmaß des Spalts zwischen Düsennadel und Hülse über die axiale Länge der Hülse festgelegt und der Leckstrom reduziert werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Längsausnehmung über die gesamte axiale Länge der Hülse auf der dem Düsenkörper zugewandten Seite der Hülse angeordnet. Damit kann die Längsausnehmung in besonders einfacher Weise in die Hülse eingebracht werden.
  • In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nimmt der Querschnitt der Längsausnehmung von der der mindestens einen Einspritzöffnung zugewandten Seite der Hülse bis zu der der mindestens einen Einspritzöffnung abgewandten Seite der Hülse ab. Da der Druck auf der dem Düsenkörper zugewandten Seite der Hülse über die gesamte axiale Länge der Hülse dem Druck im Hochdruckkreis entspricht, und der Druck im Spalt zwischen der Düsennadel und der Hülse von der der mindestens einen Einspritzöffnung zugewandten Seite der Hülse zu der der mindestens einen Einspritzöffnung abgewandten Seite der Hülse abnimmt, nimmt die Druckdifferenz zwischen der dem Düsenkörper zugewandten Seite der Hülse und dem Spalt von der der mindestens einen Einspritzöffnung zugewandten Seite der Hülse bis zu der der mindestens einen Einspritzöffnung abgewandten Seite der Hülse stetig zu. Damit sind die Abschnitte der Hülse, je weiter sie von der mindestens einen Einspritzöffnung entfernt sind, zunehmend größeren radial nach innen gerichteten Kräften ausgesetzt. Nimmt der Querschnitt der Längsausnehmung von der der mindestens einen Einspritzöffnung zugewandten Seite der Hülse bis zu der der mindestens einen Einspritzöffnung abgewandten Seite der Hülse ab, so bedeutet dies, dass die radiale Biegesteifigkeit der Hülse von der der mindestens einen Einspritzöffnung zugewandten Seite der Hülse bis zu der der mindestens einen Einspritzöffnung abgewandten Seite der Hülse zunehmen kann. Dadurch kann den von der der mindestens einen Einspritzöffnung zugewandten Seite der Hülse bis zu der der mindestens einen Einspritzöffnung abgewandten Seite der Hülse zunehmenden, auf die Hülse radial nach innen wirkenden Kräften entgegengewirkt werden. Unabhängig vom Druck im Hochdruckkreis kann so die Größe des Spalts zwischen der Düsennadel und der Hülse konstant gehalten werden. Damit kann sowohl der Leckstrom des Fluids minimiert als auch eine sichere, klemmfreie Führung der Düsennadel in der Hülse ermöglicht werden.
  • In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Hülse mehrere Längsausnehmungen auf, die über den Umfang der Hülse verteilt angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass eine gleichmäßigere Anströmung der Hülse mit Fluid möglich ist. Damit kann eine radiale Auslenkung der Düsennadel reduziert werden.
  • In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die mehreren Längsausnehmungen, bezogen auf die Mittelachse der Düsennadel, axialsymmetrisch über den Um fang der Hülse verteilt angeordnet. Dadurch kann eine besonders gleichmäßige Anströmung der Hülse erreicht werden. Demzufolge kann die radiale Auslenkung der in der Hülse geführten Düsennadel minimiert werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine Ausnehmung eine Umfangsausnehmung, die sich auf der dem Düsenkörper zugewandten Seite der Hülse über den Umfang der Hülse erstreckt. Durch die Umfangsausnehmung kann in einem festgelegten lokalen Bereich über die axiale Länge der Hülse, der durch die Lage der Umfangsausnehmung bestimmt ist, die radiale Biegesteifigkeit der Hülse und damit die Größe des Spalts zwischen Düsennadel und Hülse festgelegt werden.
  • In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Hülse mehrere Umfangsausnehmungen auf, die sich jeweils auf der dem Düsenkörper zugewandten Seite der Hülse über den Umfang der Hülse erstrecken, wobei die Abstände zwischen jeweils zwei benachbarten Umfangsausnehmungen von der der mindestens einen Einspritzöffnung zugewandten Seite der Hülse bis zu der der mindestens einen Einspritzöffnung abgewandten Seite der Hülse zunehmen. Auf diese Weise ist es möglich, die radiale Biegesteifigkeit der Hülse über die axiale Länge der Hülse so zu variieren, dass sie von der der mindestens einen Einspritzöffnung zugewandten Seite der Hülse bis zu der der mindestens einen Einspritzöffnung abgewandten Seite der Hülse zunimmt. Dies wird dadurch erreicht, dass durch das Einbringen von Umfangsausnehmungen in der Hülse die radiale Biegesteifigkeit der Hülse in diesem Bereich reduziert ist. Je kleiner die Abstände zwischen zwei benachbarten Umfangsausnehmungen, das heißt je größer die Zahl der Umfangsausnehmungen auf einer festgelegten axialen Länge der Hülse, umso geringer die radiale Biegesteifigkeit der Hülse. Umgekehrt führt eine abnehmende Zahl von Umfangsausnehmungen zu einer zunehmenden radialen Biegesteifigkeit der Hülse. Damit kann eine Festlegung des Spaltmaßes des Spalts zwischen Düsennadel und Hülse über die axiale Länge der Hülse und damit eine Reduzierung der Leckageverluste erreicht werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Hülse mehrere Umfangsausnehmungen auf, die sich jeweils auf der dem Düsenkörper zugewandten Seite der Hülse über den Umfang der Hülse erstrecken, und jede der Umfangsausnehmungen hat über den Umfang der Hülse einen konstanten Querschnitt, wobei die Querschnitte der Umfangsausnehmungen von der der mindestens einen Einspritzöffnungen zugewandten Seite der Hülse bis zu der der mindestens einen Einspritzöffnung abgewandten Seite der Hülse abnehmen. Je größer der Querschnitt einer Umfangsausnehmung über den Umfang der Hülse, umso geringer ist die radiale Biegesteifigkeit der Hülse im Bereich dieser Umfangsausnehmung. Nehmen nun die Querschnitte der Umfangsausnehmungen von der der mindestens einen Einspritzöffnung zugewandten Seite der Hülse bis zu der der mindestens einen Einspritzöffnung abgewandten Seite der Hülse ab, so nimmt umgekehrt die radiale Biegesteifigkeit der Hülse über die axiale Länge der Hülse von der der mindestens einen Einspritzöffnung zugewandten Seite der Hülse bis zu der der mindestens einen Einspritzöffnung abgewandten Seite der Hülse zu. Damit kann wiederum ein konstantes Spaltmaß des Spalts zwischen Düsennadel und Hülse über die axiale Länge der Hülse unabhängig von dem Druck des Fluids erreicht werden. Der Leckstrom des Fluids wird damit reduziert und eine sichere Führung der Düsennadel in der Hülse gewährleistet.
  • In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Hülse und der Düsenkörper mindestens lokal durch eine Presspassung miteinander verbunden, wodurch die radiale Biegesteifigkeit der Hülse über die axiale Länge der Hülse variiert wird. Dies stellt eine besonders einfache mechanische Vorrichtung zur Änderung der radialen Biegesteifigkeit der Hülse dar. In den lokalen Bereichen, in denen die Hülse und der Düsenkörper durch die Presspassung miteinander verbunden sind, wird eine höhere radiale Biegesteifigkeit der Hülse erreicht, als in den Bereichen, in denen die Hülse und der Düsenkörper nicht miteinander durch eine Presspassung verbunden sind. Damit kann wiederum ein konstantes Spaltmaß des Spalts zwischen Düsennadel und Hülse über die axiale Länge der Hülse unabhängig von dem Druck des Fluids erreicht werden. Der Leckstrom des Fluids wird damit reduziert und eine sichere Führung der Düsennadel in der Hülse gewährleistet.
  • In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Hülse konusförmig, wodurch die radiale Biegesteifigkeit der Hülse über die axiale Länge der Hülse variiert. Dies stellt ein besonders einfache mechanische Gestaltung der Hülse dar, die es ermöglicht, eine Änderung der radialen Biegesteifigkeit der Hülse zu erreichen.
  • In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat die Hülse eine Wandstärke, die von der der mindestens einen Einspritzöffnung zugewandten Seite der Hülse bis zu der der mindestens einen Einspritzöffnung abgewandten Seite der Hülse zunimmt. Damit wird erreicht, dass die radiale Biegesteifigkeit der Hülse von der der mindestens einen Einspritzöffnung zugewandten Seite der Hülse bis zu der der mindestens einen Einspritzöffnung abgewandten Seite der Hülse zunimmt. Unabhängig von dem Druck des Fluids kann so ein na hezu konstantes Spaltmaß des Spalts zwischen Düsennadel und Hülse erreicht werden. Damit ist sowohl eine Minimierung des Leckstroms des Fluids als auch ein gute, klemmfreie Führung der Düsennadel in der Hülse möglich.
  • Gemäß eines zweiten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Einspritzventil mit einem Injektorkörper und einer Düsenbaugruppe, wobei der Injektorkörper und die Düsenbaugruppe miteinander verbunden sind.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 einen Längsschnitt durch ein Einspritzventil mit einer Düsenbaugruppe,
  • 2 eine Detailansicht einer ersten Ausführungsform der Düsenbaugruppe in einem Längsschnitt,
  • 3 eine weitere Detailansicht der ersten Ausführungsform der Düsenbaugruppe in einem Längsschnitt,
  • 4 eine Detailansicht der ersten Ausführungsform der Düsenbaugruppe in einer Aufsicht,
  • 5a, 5b Ansichten von verschiedenen Ausführungsformen einer Hülse der Düsenbaugruppe in einem Längsschnitt,
  • 6a bis 6e Ansichten von verschiedenen Ausführungsformen der Hülse der Düsenbaugruppe im Querschnitt,
  • 7 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Hülse der Düsenbaugruppe im Längsschnitt, und
  • 8a bis 8c Ansichten von verschiedenen Ausführungsformen der Düsenbaugruppe im Bereich einer Dichtkante der Hülse im Längsschnitt.
  • Das Einspritzventil 10 umfasst einen Injektorkörper 12 und eine Düsenbaugruppe 14.
  • In dem Injektorkörper 12 ist ein Hubaktuator 16 angeordnet, der als Piezoaktuator mit einem Stapel von Piezoelementen ausgebildet sein kann und seine axiale Ausdehnung abhängig von der angelegten elektrischen Spannung ändert. Die elektrische Spannung wird über eine Anschlussbuchse 18 an den Hubaktuator angelegt. Der Hubaktuator 16 ist mit einem Übertrager 20 verbunden, der ebenfalls in dem Injektorkörper 12 angeordnet ist. Der Hubaktuator 16 und der Übertrager 20 bilden einen Stellantrieb.
  • Der Injektorkörper 12 umfasst ferner einen Hochdruckanschluss 26, über den das Einspritzventil 10 im montierten Zustand mit einem nicht dargestellten Hochdruckkreis eines Fluids verbunden ist.
  • In einer Ausnehmung des Injektorkörpers 12 ist ein Steuerraum 22 und ein Hohlraum 24 angeordnet. Die Verbindung zwischen dem Hochdruckanschluss 26 und dem Hohlraum 24 erfolgt über eine hier nicht dargestellte Druckleitung. Abhängig von der Stellung eines mit dem Übertrager 20 gekoppelten Dichtkörpers 25 ist der Hohlraum 24 mit dem Steuerraum 22 hydraulisch gekoppelt oder von diesem hydraulisch entkoppelt.
  • Zwischen dem Injektorkörper 12 und der Düsenbaugruppe 14 ist eine Zwischenplatte 28 angeordnet.
  • Die Düsenbaugruppe 14 umfasst einen Düsenkörper 30 mit einer Ausnehmung 32. Der Düsenkörper 30 kann einstückig oder mehrstückig ausgeführt sein. In der Ausnehmung 32 ist eine Düsennadel 33 angeordnet. Die Düsenbaugruppe 14 ist mittels einer Düsenspannmutter 36 mit der Zwischenplatte 28 und dem Injektorkörper 12 verbunden.
  • Die Düsennadel 33 kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein und weist einen Führungsabschnitt 40 auf, durch den die Düsennadel 33 im Düsenkörper 30 sicher geführt wird.
  • Ferner ist im Injektorkörper 12 ein Hohlraum 47 ausgebildet, der eine Düsenfeder 48 aufnimmt, die sich einerseits an einem Absatz 50 des Hohlraums 47 abstützt und andererseits einen in der Zwischenplatte 28 geführten Stiftabschnitt 51 auf den Führungsabschnitt 40 der Düsennadel 33 drückt. Die Düsenfeder 48 spannt den Stiftabschnitt 51 so vor, dass die Düsennadel 33 eine dieser zugeordnete Schließposition einnimmt, in der sie den Fluidfluss durch mindestens eine im Düsenkörper 30 angeordnete Einspritzöffnung 52 unterbindet.
  • In dem Injektorkörper 12 ist weiter ein Steuerkolben 34 mit einer dem Hohlraum 24 zugewandten Stirnseite 38 angeordnet. In ihrem der Einspritzöffnung 52 zugewandten Bereich weist die Düsennadel 33 einen Schaftabschnitt 44 auf. Zwischen dem Schaftabschnitt 44 und dem Führungsabschnitt 40 weist die Düsennadel 33 einen Düsennadelabsatz 45 auf, der mit Fluid in Kontakt steht, das in etwa den Druck des Hochdruckkreises hat. Der Düsennadelabsatz 45 ist so ausgebildet, dass die durch den Druck des Fluids hervorgerufene Kraft öffnend auf die Düsennadel 33 wirkt. Die Düsennadelposition hängt von der Kräftebilanz der Kräfte ab, die hervorgerufen durch den Druck des Fluids auf den Düsennadelabsatz 45 und auf die Spitze der Düsennadel 33 wirken, und andererseits der Federkraft der Düsenfeder 48 und der Kraft, die durch den Druck des Fluids, das sich in dem Hohlraum 24 befindet, und in die dadurch hervorgerufene Kraft über die Stirnseite 38 des Steuerkolbens 34 in Schließrichtung der Düsennadel 33 eingeleitet wird.
  • Die Wand der Ausnehmung 32 des Düsenkörpers 30, zumindest in dem Bereich, in dem der Führungsabschnitt 40 geführt ist, und der Führungsabschnitt 40 der Düsennadel 33 sind bezüglich ihrer Ausmaße sehr präzise gefertigt, um so sicherzustellen, dass ein möglichst geringer Fluidleckstrom zwischen der Wandung der Ausnehmung 32 und dem äußeren Umfang des Führungsabschnitts 40 auftritt. Ein Spalt 64 zwischen Düsenkörper 30 und Führungsabschnitt 40 hat deshalb bevorzugt eine Größe von circa ein bis vier Mikrometer.
  • In den 2 und 3 ist jeweils ein Abschnitt der Düsenbaugruppe 14 in vergrößerter Darstellung gezeigt. Zwischen dem Düsenkörper 30 und dem Führungsabschnitt 40 der Düsennadel 33 ist eine Hülse 54 koaxial zu der Düsennadel 33 und dem Düsenkörper 30 angeordnet. Die Hülse 54 weist eine Längsausnehmung 56 auf, durch die Fluid aus einem mit dem Hochdruckkreis verbundenen Hochdruckkanal 62 in die Ausnehmung 32 des Düsenkörpers 30 zwischen Düsenkörper 30 und Schaftabschnitt 44 strömen kann, wie durch die Pfeile A angedeutet ist. Weiter weist die Hülse 54 eine Umfangsausnehmung 58 (3) beziehungsweise mehrere Umfangsausnehmungen 58 (7) auf. Am oberen Ende der Hülse 54 ist eine Dichtkante 60 angeordnet, die weiter unten im Detail beschrieben wird.
  • Durch den Spalt 64 zwischen dem Führungsabschnitt 40 der Düsennadel 33 und der Hülse 54 kann Fluid strömen, wie durch die Pfeile B angedeutet ist. An dem Spalt 64, der als Drossel wirkt, nimmt der Druck von der der Einspritzöffnung 52 zugewandten Seite der Hülse 54 bis zu der der Einspritzöffnung 52 abgewandten Seite der Hülse 54 während des Betriebs des Einspritzventils 10 ab.
  • 4 zeigt in einer Aufsicht auf die Düsenbaugruppe 14 Stiftlochbohrungen 68, die jeweils mit Längsausnehmungen 56 der Hülse 54 derart korrespondieren, dass die jeweiligen Stiftlochbohrungen 68 mit den entsprechenden Längsausnehmungen 56 der Hülse 54 kreisförmige Öffnungen ausbilden. Die Stiftlochbohrungen 68 dienen der Montage der Düsenbaugruppe 14 in das Einspritzventil 10. Sie gewährleisten dabei eine hohe Winkelgenauigkeit der Position der mindestens einen Einspritzöffnung 52. Darüber hinaus dienen die Stiftlochbohrungen 68 auch zur Positionierung der Hülse 54 während des weiter unten beschriebenen Schleifens der Hülse 54 und der Dichtkante 60.
  • In den 5a und 5b sind zwei Ausführungsformen der Hülse 54 dargestellt.
  • 5a zeigt die Hülse 54 mit einem Hülsenkörper 70 und Längsausnehmungen 56, wobei die Längsausnehmungen über die gesamte axiale Länge der Hülse 54 auf der dem Düsenkörper 30 zugewandten Seite der Hülse 54 angeordnet sind.
  • 5b zeigt ebenfalls eine Hülse 54 mit Längsausnehmungen 56, wobei der Querschnitt der Längsausnehmungen 56 von der der mindestens einen Einspritzöffnung 52 zugewandten Seite der Hülse 54 bis zu der der mindestens einen Einspritzöffnung 52 abgewandten Seite der Hülse 54 abnimmt. In umgekehrter Weise nimmt die Wandstärke des Hülsenkörpers 70 von der der mindestens einen Einspritzöffnung 52 zugewandten Seite der Hülse 54 bis zu der der mindestens einen Einspritzöffnung 52 abgewandten Seite der Hülse zu.
  • In 6a bis 6e sind verschiedene Ausführungsformen der Längsausnehmungen 56 der Hülse 54 dargestellt.
  • 6a zeigt Längsausnehmungen 56, die als Kreisabschnitte ausgeführt sind. Diese Ausführungsform der Längsausnehmungen 56 ist besonders einfach herzustellen.
  • 6b zeigt rechteckige Längsausnehmungen 56, die beispielsweise mittels eines entsprechenden Fräswerkzeugs sehr leicht in die Hülse 54 einzubringen sind.
  • In 6c sind flache Längsausnehmungen 56 dargestellt, die durch Abschleifen der Hülse 54 in sehr einfacher Weise gefertigt werden können.
  • 6d zeigt V-förmige Längsausnehmungen 56, die mittels eines Fräswerkzeugs sehr einfach in die Hülse 54 eingebracht werden können.
  • Die in 6e gezeigten kreisabschnittförmigen Längsausnehmungen 56 können durch Bohren oder Erodieren der Hülse 54 hergestellt werden. Diese kreisabschnittförmigen Längsausnehmungen 56 haben den Vorteil, dass sie durch den in ihnen anliegenden hohen Druck des Fluids soweit vergrößert werden können, dass die Hülse 54 gut an den Düsenkörper 30 angedrückt werden kann.
  • In 7 ist eine weitere Ausführungsform der Hülse 54 gezeigt, mit Längsausnehmungen 56 und Umfangsausnehmungen 58. Die Umfangsausnehmungen 58 sind in die Hülse 54 eingebracht, wobei der Querschnitt der Umfangsausnehmungen 58 von unten nach oben, das heißt von der der mindestens Einspritzöffnung 52 zugewandten Seite der Hülse 54 zu der der mindestens einen Einspritzöffnung 52 abgewandten Seite der Hülse 54, abnimmt. Darüber hinaus werden die Abstände zwischen jeweils zwei benachbarten Umfangsausnehmungen 58 von unten nach oben größer. Dies bedeutet, dass die radiale Biegesteifigkeit der Hülse 54 über die axiale Länge der Hülse 54 von unten nach oben zunehmen kann, da die Umfangsausnehmungen 58 als Schwächungen der Hülse 54 wirken können.
  • Im Folgenden soll der Zusammenbau der Düsenbaugruppe 14 und die Verbindung der Düsenbaugruppe 14 mit dem Injektorkörper 12 und der Zwischenplatte 28 im Detail beschrieben werden:
    Die Hülse 54 wird zuerst in den Düsenkörper 30 eingebracht. Um die gewünschte radiale Biegesteifigkeit der Hülse 54 zu erreichen, kann nun durch eine gezielte lokale Presspassung der Hülse 54 im Düsenkörper 30 eine geeignete radiale Biegesteifigkeit der Hülse 54 erreicht werden. Anschließend wird die Hülse 54 in ihrem Inneren, das heißt auf der der Düsennadel 33 zugewandten Seite, so geschliffen, dass die geforderte hohe Genauigkeit des Spaltmaßes des Spalts 64 zwischen der Düsennadel 33 und der Hülse 54 erreicht wird.
  • Zur Sicherstellung der Position der Hülse 54, für den Fall, dass die Hülse 54 den radialen Kontakt mit dem Düsenkörper 30 verliert und um eine axiale Abdichtung zu erreichen, wird die Hülse 54 anschließend axial verpresst. Wie in den 8a bis 8c zu sehen ist, ragt die Dichtkante 60 mit einem Über stand E über den Düsenkörper 30 hinaus. Wird nun die Düsenbaugruppe 14 in der Endmontage mit der Zwischenplatte 28 verbunden, so kommt die Zwischenplatte 28 einerseits in flächigen Kontakt mit dem Düsenkörper 30, andererseits wird die Dichtkante 60 gegen die Zwischenplatte 28 gepresst, wodurch eine sichere Abdichtung zwischen dem Hochdruckkanal 62 und dem oberhalb des Führungsabschnitts 40 der Düsennadel 33 befindlichen Bereich mit einem im Vergleich zu dem Druckniveau im Hochdruckkreis niedrigeren Druckniveau erreicht wird. Aufgrund der unterschiedlichen Biegesteifigkeit von Düsenkörper 30 und Hülse 54 wird so eine ähnliche Flächenpressung zwischen Düsenkörper 30 und Zwischenplatte 28 einerseits sowie Hülse 54 und Zwischenplatte 28 andererseits erreicht.
  • 8a zeigt die Dichtkante 60 in einer rechteckigen Form, 8b zeigt die Dichtkante 60 als Beißkante; diese beiden Ausführungsformen zeichnen sich durch eine besonders hohe Flächenpressung aus. In 8c ist eine besonders einfach zu fertigende Dichtkante 60 dargestellt, die durch konvexes Schleifen der oberen Bereiche der Dichthülse 54 und des Düsenkörpers 30 gefertigt wird.
  • Im Folgenden soll nun die Funktionsweise des Einspritzventils in detaillierter Form dargestellt werden:
    In einer Ruhestellung liegt der Dichtkörper 25 dicht am oberen Ende des Hohlraums 24 an und unterbricht die hydraulische Kopplung zwischen dem Hohlraum 24 und dem Steuerraum 22. Der hohe Fluiddruck im Hohlraum 24 oberhalb des Steuerkolbens 34 wirkt unmittelbar auf die Stirnseite 38 des Steuerkolbens 34 und damit auf den Stiftabschnitt 51. Dadurch wird die Düsennadel 33 gegen die Einspritzöffnung 52 gedrückt und ein Fluidfluss durch die Einspritzöffnung 52 verhindert.
  • Wird der Hubaktuator 16 aus dem von der Ruhestellung derart angesteuert, dass der Übertrager 20 in axialer Richtung hin zu dem Steuerkolben 34 verschoben wird, so löst sich der Dichtkörper 25 vom oberen Ende des Hohlraums 24. Dies hat zur Folge, dass Fluid aus dem Hohlraum 24 in den Steuerraum 22 strömen kann, wodurch es zu einem Druckabfall im Hohlraum 24 kommt. Der Hohlraum ist nun also hydraulisch mit dem Steuerraum 22 gekoppelt.
  • In der Ausnehmung 32 des Düsenkörpers 30 liegt weiter hoher Druck an. Dieser hohe Druck übt eine nach oben gerichtete Kraft auf den Düsennadelabsatz 45 zwischen dem Schaftabschnitt 44 und dem ersten Führungsabschnitt 40 aus. Sinkt nun der Druck im Hohlraum 24 ab und nimmt damit die Schließkraft auf der Stirnseite 38 des Steuerkolbens 34 ab, so gelangt die Düsennadel 33 durch die nach oben gerichtete Kraft auf den Düsennadelabsatz 45 in eine Offenposition und Fluid wird über die Einspritzöffnung 52 aus dem Einspritzventil 10 ausgebracht.
  • Durch die lokale Presspassung der Hülse 54 im Düsenkörper 30 liegt die Hülse 54 fest am Düsenkörper 30 an, wenn das Einspritzventil nicht in Betrieb ist.
  • Während des Betriebs des Einspritzventil 10 kann Fluid über den Hochdruckkanal 62 unter hohem Druck in die Ausnehmung 32 des Düsenkörpers 30 gelangen, wodurch sich der Düsenkörper 30 insbesondere in radialer Richtung aufweiten kann und die Presspassung zwischen dem Düsenkörper 30 und der Hülse 54 verringert werden kann. Damit kann sich nun auch die Hülse 54 in radialer Richtung ausdehnen. Das Fluid strömt vom Hochdruckkanal 62 über die Längsausnehmungen 56 zur Ausnehmung 32 des Düsenkörpers 30 und kann von hier aus in Richtung A zu den Einspritzöffnungen 52 gelangen. Durch den in der Ausnehmung 32 des Düsenkörpers 30 anstehenden hohen Druck kann ein kleiner Teil des Fluids als Leckstrom durch den Spalt 64 (Richtung B) strömen. Durch die Ausführung beziehungsweise die Anzahl der Längsausnehmungen 56 und der Umfangsausnehmungen 58 sowie die Presspassung der Hülse 54 im Düsenkörper 30 wird erreicht, dass die radiale Biegesteifigkeit der Hülse 54 über die axiale Länge der Hülse 54 so variiert, dass das Spaltmaß des Spalts 64 über einen weiten Druckbereich konstant bleibt, und zwar über die gesamte axiale Länge der Hülse 54. Damit wird einerseits eine Verringerung des Leckstroms des Fluids über den Spalt 64 erreicht, andererseits ein Verklemmen des Führungsabschnitts 40 der Düsennadel 33 im Düsenkörper 30 verhindert.

Claims (14)

  1. Düsenbaugruppe für ein Einspritzventil (10), mit – einem Düsenkörper (30), der eine Düsenkörperausnehmung (32) aufweist, die mit einem Hochdruckkreis eines Fluids hydraulisch koppelbar ist, – einer in der Düsenkörperausnehmung (32) axial beweglich angeordneten Düsennadel (33), die in einer Schließposition einen Fluidfluss durch mindestens eine Einspritzöffnung (52) verhindert und ansonsten den Fluidfluss frei gibt, und – einer Hülse (54), die koaxial zu der Düsennadel (33) zwischen dem Düsenkörper (30) und der Düsennadel (33) angeordnet ist, – wobei zwischen der Düsennadel (33) und der Hülse (54) ein Spalt (64) ausgebildet ist, der während des Betriebs des Einspritzventils mit einem im Vergleich zu dem Druckniveau im Hochdruckkreis niedrigeren Druckniveau gekoppelt ist, – wobei die Hülse (54) so ausgebildet ist, dass die radiale Biegesteifigkeit der Hülse (54) über die axiale Länge der Hülse (54) variiert, und zwar derart, dass einer Änderung eines Spaltmaßes des Spalts (64) abhängig von dem Druck des Fluids entgegengewirkt wird.
  2. Düsenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (54) mindestens eine Ausnehmung aufweist, durch die die radiale Biegesteifigkeit der Hülse (54) über die axiale Länge der Hülse (54) variiert.
  3. Düsenbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ausnehmung eine Längsausnehmung (56) ist, die sich über die gesamte axiale Länge der Hülse (54) erstreckt und mindestens abschnittsweise auf der dem Düsenkörper (30) zugewandten Seite der Hülse (54) angeordnet ist.
  4. Düsenbaugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsausnehmung (56) über die gesamte axiale Länge der Hülse (54) auf der dem Düsenkörper (30) zugewandten Seite der Hülse (54) angeordnet ist.
  5. Düsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Längsausnehmung (56) von der der mindestens einen Einspritzöffnung (52) zugewandten Seite der Hülse (54) bis zu der der mindestens einen Einspritzöffnung (52) abgewandten Seite der Hülse (54) abnimmt.
  6. Düsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (54) mehrere Längsausnehmungen (56) aufweist, die über den Umfang der Hülse (54) verteilt angeordnet sind.
  7. Düsenbaugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Längsausnehmungen (56), bezogen auf die Mittelachse (M) der Düsennadel (33), axialsymmetrisch über den Umfang der Hülse (54) verteilt angeordnet sind.
  8. Düsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ausnehmung eine Umfangsausnehmung (58) ist, die sich auf der dem Düsenkörper (30) zugewandten Seite der Hülse (54) über den Umfang der Hülse (54) erstreckt.
  9. Düsenbaugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (54) mehrere Umfangsausnehmungen (58) aufweist, die sich jeweils auf der dem Düsenkörper (30) zugewandten Seite der Hülse (54) über den Umfang der Hülse (54) erstrecken, wobei die Abstände zwischen jeweils zwei benach barten Umfangsausnehmungen (58) von der der mindestens einen Einspritzöffnung (52) zugewandten Seite der Hülse (54) bis zu der der mindestens einen Einspritzöffnung (52) abgewandten Seite der Hülse (54) zunehmen.
  10. Düsenbaugruppe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (54) mehrere Umfangsausnehmungen (58) aufweist, die sich jeweils auf der dem Düsenkörper (30) zugewandten Seite der Hülse über den Umfang der Hülse (54) erstrecken, und jede der Umfangsausnehmungen (58) über den Umfang der Hülse (54) einen konstanten Querschnitt hat, wobei die Querschnitte der Umfangsausnehmungen (58) von der der mindestens einen Einspritzöffnung (52) zugewandten Seite der Hülse (54) bis zu der der mindestens einen Einspritzöffnung (52) abgewandten Seite der Hülse (54) abnehmen.
  11. Düsenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (54) und der Düsenkörper (30) mindestens lokal durch eine Presspassung miteinander verbunden sind, wodurch die radiale Biegesteifigkeit der Hülse (54) über die axiale Länge der Hülse (54) variiert.
  12. Düsenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (54) konusförmig ist, wodurch die radiale Biegesteifigkeit der Hülse (54) über die axiale Länge der Hülse (54) variiert.
  13. Düsenbaugruppe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse eine Wandstärke hat, die von der der mindestens einen Einspritzöffnung (52) zugewandten Seite der Hülse (54) bis zu der der mindestens einen Einspritzöffnung (52) abgewandten Seite der Hülse (54) zunimmt.
  14. Einspritzventil mit einem Injektorkörper (12) und einer Düsenbaugruppe (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das den Injektorkörper (12) und die Düsenbaugruppe (14) umfasst.
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