DE102009000281A1 - Kraftstoff-Injektor - Google Patents

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Andreas Koeninger
Hans-Christoph Magel
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoff-Injektor (1), insbesondere Common-Rail-Injektor, zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem zwischen einer Schließstellung und einer den Kraftstofffluss durch mindestens eine Einspritzöffnung (11) in den Brennraum freigebenden Öffnungsstellung verstellbaren Einspritzventilelement (15) und mit einer Schließdrossel (7) zum Erzeugen einer hydraulischen, auf das Einspritzventilelement (15) wirkenden Schließkraft. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mindestens eine mit der ersten Schließdrossel (7) in Reihe angeordnete zweite Schließdrossel (9) vorgesehen ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft einen Kraftstoff-Injektor, insbesondere einen Common-Rail-Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Einhaltung von Schadstoffgrenzwerten hat bei der Entwicklung von Verbrennungsmotoren die höchste Priorität. Gerade das Common-Rail-Einspritzsystem hat einen entscheidenden Beitrag zur Reduzierung der Schadstoffe geleistet. Der Vorteil des Common-Rail-Systems liegt in seiner Unabhängigkeit des Einspritzdruckes von Drehzahl und Last. Für die Einhaltung zukünftiger Abgaswerte ist jedoch gerade bei diesen Motoren eine signifikante Erhöhung des Einspritzdruckes notwendig.
  • Bekannt sind hubgesteuerte Common-Rail-Injektoren, deren Einspritzventilelement servobetrieben ist. Als Drucksteller sind Piezo- und Magnetventile im Einsatz, mit denen der Servokreislauf gesteuert wird. Durch eine leichte Drosselung im Düsenzulauf mit Hilfe einer Schließdrossel wird eine hydraulische Schließkraft erzeugt, um eine ausreichend hohe Schließgeschwindigkeit der Düsennadel zu erreichen.
  • Weiterhin ist es bekannt, in einem Kraftstoff-Injektor ein integriertes Speichervolumen (Mini-Rail) vorzusehen, da dadurch Einspritztoleranzen bei der Mehrfacheinspritzung reduziert werden können. Der Speicherraum sorgt ferner dafür, dass Schwingungen minimiert werden.
  • Vorteilhaft ist ein Injektoraufbau mit einem sogenannten langen Einspritzventilelement (> 100 mm) und obenliegendem Servosteuerraum (Steuerkammer) sowie Steuerventil, wobei der Speicherraum aus einem Ringraum zwischen Einspritzventilelement und Injektorkörper besteht. Hier wird eine gute Hochdruckfestigkeit des Kraftstoff-Injektors erreicht. Um die Fertigung eines langen Einspritzventilelementes zu vereinfachen, kann ein mehrteiliger Aufbau aus einer kurzen Düsennadel und einem zusätzlichen Steuerkolben verwendet werden, wobei der Steuerkolben und die Düsennadel mechanisch oder hydraulisch gekoppelt sind.
  • Ein Kraftstoff-Injektor mit langem Einspritzventilelement ist aus der zum Anmeldezeitpunkt vorliegender Anmeldung noch nicht veröffentlichten DE 10 2008 001 425 (Anmeldetag 28. April 2008) bekannt. Der bekannte Kraftstoff-Injektor ist als so genannter leckagefreier Injektor, d. h. ohne dauerhafte Niederdruckstufe am Einspritzventilelement ausgebildet. Zum Erzeugen einer hydraulischen Schließkraft ist eine Schließdrossel in einem oberen, das Einspritzventilelement führenden Ventilkörper vorgesehen. In 2 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der zusätzlich zu dem die Schließdrossel aufweisenden Ventilstück eine Führungshülse zur Führung des Einspritzventilelementes in einem brennraumnahen Abschnitt vorgesehen ist, wobei in der Hülse mehrere über den Umfang verteilt angeordnete radiale (nicht drosselnde) Strömungskanäle eingebracht sind.
  • Bei alternativen, bekannten Kraftstoff-Injektoren ist die Schließdrossel nicht eingangsseitig vor dem Speichervolumen (Mini-Rail), sondern düsennah nach dem Speichervolumen angeordnet. Bei Kraftstoff-Injektoren mit einer im unteren Bereich angeordneten Schließdrossel wird aufgrund der kleineren zur Verfügung stehenden Druckangriffsfläche am Einspritzventilelement ein höherer, sich negativ auf die Höhe des Einspritzdrucks aufwirkenden Druckabbau benötigt.
  • Bei den bekannten Kraftstoff-Injektoren, bei denen die Schließdrossel am Ventilstück vorgesehen ist, ergibt sich der Nachteil eines großen Volumens (Speicherraum) nach der Schließdrossel, was zu einer langsamen Reaktion des Einspritzventilelementes führt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen reaktionsschnellen Kraftstoff-Injektor vorzuschlagen, bei dem der erforderliche Druckabbau zum Erzeugen einer hydraulischen Schließkraft minimiert ist.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Kraftstoff-Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine Reihenschaltung von mindestens zwei, vorzugsweise ausschließlich zwei, Schließdrosseln zu realisieren, um hierdurch eine verbesserte Gesamtabstimmung der Injektorfunktion zu ermöglichen. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung zumindest eine der Schließdrosseln als eine einzige Drossel, insbesondere Drosselbohrung, oder als Anordnung mehrerer Drosseln, insbesondere Drosselbohrungen, auszubilden. Auch ist es möglich, zumindest eine der Schließdrosseln als Spaltdrossel auszubilden.
  • Ganz besonders bevorzugt ist es dabei, wenn eine erste Schließdrossel brennraumfern, vorzugsweise in der Nähe eines Hochdruckanschlusses, insbesondere in einem das Einspritzventilelement führenden Ventilstück vorgesehen ist, da hierdurch bereits mit einer geringen Druckabsenkung eine hohe Schließkraft erzeugt werden kann, da die größtmögliche hydraulische Fläche am Einspritzventilelement als Druckangriffsfläche für den durch die Schließdrossel (etwas) reduzierten Kraftstoffdruck zur Verfügung steht. Die zweite Schließdrossel befindet sich bevorzugt brennraumnah, vorzugsweise so nah, dass zwischen der unteren Schließdrossel und dem Einspritzventilelementsitz nur ein minimales Kraftstoffvolumen, vorzugsweise aus einem Volumenbereich zwischen etwa 1 und 10 mm3, vorzugsweise zwischen etwa 2 und 6 mm3 vorgesehen ist. Vorteil der einspritzventilelementnahen Schließdrossel ist ein aufgrund des geringen nachgeordneten Kraftstoffvolumens schneller Druckeinbruch in einem Bereich unterhalb des Einspritzventilelementsitzes und damit ein schneller Schließkraftüberschuss.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass, insbesondere axial, zwischen der ersten und der zweiten Schließdrossel ein Speicherraum für Kraftstoff (Mini-Rail) vorgesehen ist. Durch die Realisierung einer obenliegenden Schließdrossel, also einer im Bereich des Hochdruckanschlusses bzw. in einem oberen Führungsbereich für das Einspritzventilelement vorgesehenen Schließdrossel in Verbindung mit dem vorgenannten (großen) Speichervolumen kann eine gute Dämpfung von Schwingungen mindestens einer Hochdruck-Zuleitung zum Kraftstoff-Injektor erreicht werden. Bei geringeren Einspritzmengen wird durch eine derartige obere Schließdrossel hier jedoch noch keine genügende Schließkraft aufgebaut. Durch die gleichzeitige Verwendung einer untenliegenden, brennraumnahen Schließdrossel wird eine sofort nach dem Öffnen des Einspritzventilelementes, d. h. nach dem Abheben des Einspritzventilelementsitz wirksame Schließkraft erzeugt. In Verbindung mit beiden Schließdrosseln lässt sich eine besonders vorteilhafte Injektorabstimmung erreichen, bei der eine gute Dämpfung der Leitungsschwingungen und eine große hydraulische Schließkraft erreicht wird, die auch bei kleinen Einspritzmengen wirksam ist. Dies ermöglicht toleranzgünstige Auslegungen mit flachen Mengenkennlinien.
  • Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der der Speicherraum, also das Mini-Rail, der Raum innerhalb des Kraftstoff-Injektors ist, der die größte Menge an Kraftstoff aufnehmen kann. Vereinfacht ausgedrückt handelt es sich bei dem Speicherraum um den volumenmäßig größten Raum innerhalb des Kraftstoff-Injektors.
  • Besonders vorteilhaft ist der Einsatz von mindestens zwei, vorzugsweise ausschließlich zwei, hydraulisch in Reihe angeordneten Schließdrosseln bei gleichzeitiger Verwendung eines sogenannten langen Einspritzventilelementes (> 100 mm). Dabei kann das Einspritzventilelement einteilig ausgebildet werden, oder aus mindestens zwei, vorzugsweise ausschließlich zwei Einspritzventilelementteilen bestehen, die hydraulisch oder mechanisch gekoppelt sind. Weiter bevorzugt ist es, wenn dieses lange Einspritzventilelement durch eine Führungshülse gegenüber dem Einspritzventilelementsitz geführt ist und keine weitere Führung des Einspritzventilelementes im brennraumnahen Düsenkörper vorgesehen ist. Bei einer derartigen Ausführungsform ist die Wirkfläche der unteren Schließdrossel reduziert, wodurch durch die Verwendung von insgesamt mindes tens zwei, vorzugsweise ausschließlich zwei Schließdrosseln eine stark verbesserte Auslegung möglich ist.
  • Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform, bei der mindestens eine der Schließdrosseln, vorzugsweise die düsennahe Schließdrossel schaltbar ist, vorzugsweise derart, dass diese nur bei kleinen, d. h. nicht bei maximalen Einspritzventilelementhüben aktiv ist bzw. bei großen Hüben umströmt werden kann. Idealerweise erfolgt die Schaltung (Steuerung) durch die Hubbewegung des Einspritzventilelementes, so dass bei größeren Einspritzventilelementhüben ein vergrößerter Strömungsquerschnitt freigegeben wird. Bei größeren Einspritzventilelementhüben ist bereits ausreichend Kraftstoffmenge eingespritzt worden, so dass an der eingangsseitigen Schließdrossel eine ausreichende Druckdifferenz aufgebaut worden ist. Hierdurch lässt sich der Druckverlust während der Einspritzung minimieren und der Injektorwirkungsgrad verbessern.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die erste (obere) Schließdrossel als mindestens eine, vorzugsweise als Radialbohrung ausgebildete, Bohrung in einem das Einspritzventilelement, vorzugsweise an seinem brennraumfernen Endbereich führenden Ventilstück ausgebildet ist. Durch die Ausbildung der oberen Schließdrossel als mindestens eine Bohrung werden Temperatureinflüsse auf die Drosselwirkung im Vergleich mit Ringspaltdrosseln minimiert. Die untere, d. h. brennraumnahe Schließdrossel kann beispielsweise in einer Einspritzventilelementführung und/oder als Bohrung durch das Einspritzventilelement, insbesondere im Führungsbereich realisiert werden. Besonders bevorzugt ist, wenn die untere, d. h. brennraumnahe Schließdrossel als mindestens eine Bohrung in einer Führungshülse zur Führung des Einspritzventilelementes in einem brennraumnahen Endbereich eingebracht ist. Dabei ist es weiter bevorzugt, wenn die untere Schließdrossel als Radialbohrung ausgeführt ist.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass es sich bei dem Kraftstoff-Injektor um einen so genannten leckagefreien Injektor handelt, also um einen Injektor, bei der, bis auf eine gegebenenfalls an einem Steuerventil auftretende Leckage, keine Leckage auftritt. Anders ausgedrückt ist das Einspritzventilelement ohne dauerhafte Niederdruckstufe ausgebildet und die hydraulische Schließkraft wird über die Schließdrosselreihenschaltung erzeugt.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
  • Diese zeigen in:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kraftstoff-Injektors mit einer Schließdrosselreihenschaltung, wobei eine untere, brennraumnahe Schließdrossel in einer Führungshülse zur Führung des Einspritzventilelementes ausgebildet ist, und
  • 2 eine alternative Ausführungsform eines Kraftstoff-Injektors, bei dem die untere Schließdrossel schaltbar und als Bohrung im Einspritzventilelement ausgeführt ist.
  • In den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • In 1 ist ein als Common-Rail-Injektor ausgebildeter Kraftstoff-Injektor 1 zum Einspritzen von Kraftstoff in einen nicht gezeigten Brennraum einer ebenfalls nicht gezeigten Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt.
  • Eine Hochdruckpumpe 2 fördert Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter 3 in einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher 4 (Rail). In diesem ist Kraftstoff, insbesondere Diesel oder Benzin, unter hohem Druck, von in diesem Ausführungsbeispiel über 2000 bar, gespeichert. An den Kraftstoff-Hochdruckspeicher 4 ist der Kraftstoff-Injektor 1 neben anderen, nicht gezeigten Kraftstoff-Injektoren über eine Versorgungsleitung 5 angeschlossen. Die Versorgungsleitung 5 mündet in einen als Ringraum ausgebildeten Vorraum 6 (Hochdruckbereich) des Kraftstoff-Injektors 1. Der Vorraum 6 ist über eine erste, später noch im Detail zu erläuternde Schließdrossel 7 mit einem Speicherraum 8 (Mini-Rail) verbunden. Der Speicherraum 8 ist der Raum mit dem größten Kraftstoffvolumen innerhalb des Kraftstoff-Injektors 1. Aus dem Speicherraum 8 strömt Kraftstoff bei einem Einspritzvorgang durch eine ebenfalls später noch zu erläuternde zweite, mit der ersten Schließdrossel 7 in Reihe angeordnete, Schließdrossel 9 in einen Düsenraum 10, aus dem der Kraftstoff bei dem Einspritzvorgang unmittelbar durch Einspritz öffnungen 11 in den Brennraum strömen kann. Der Kraftstoff-Injektor 1 ist über einen Injektorrücklaufanschluss 12 an eine Rücklaufleitung 13 und über diese an den Vorratsbehälter 3 angeschlossen. Über die Rücklaufleitung 13 kann eine später noch zu erläuternde Steuermenge an Kraftstoff von dem Kraftstoff-Injektor 1 zu dem Vorratsbehälter 3 abfließen und von dort aus dem Hochdruckkreislauf wieder zugeführt werden.
  • Innerhalb eines Injektorkörpers 14 ist ein Einspritzventilelement 15 axial verstellbar aufgenommen. Das Einspritzventilelement 15 ist zweiteilig ausgebildet und umfasst eine (obere) Steuerstange 16 und eine (untere) Düsennadel 17, wobei Steuerstange 16 und Düsennadel 17 über mechanische Verbindungsmittel 18 fest miteinander verbunden sind. Alternativ können die Steuerstange 16 und die Düsennadel 17 hydraulisch gekoppelt sein oder aus einem einzigen Bauteil bestehen. Bei dem Einspritzventilelement 15 handelt es sich um ein sogenanntes langes Einspritzventilelement 15, deren Länge größer ist als 100 mm. Das Einspritzventilelement 15 ragt in axialer Richtung in einen Düsenkörper 19 hinein. Der Düsenkörper 19 ist mittels einer nicht dargestellten Überwurfmutter mit dem Injektorkörper 14 verspannt.
  • Die Düsennadel 17 des Einspritzventilelementes 15 weist an ihrer Spitze 20 eine Schließfläche 21 auf, mit welcher das Einspritzventilelement 15 an eine dichte Anlage an einen innerhalb des Düsenkörpers 19 ausgebildeten Einspritzventilelementsitz 22 bringbar ist. Wenn das Einspritzventilelement 15, genauer die dem Einspritzventilelementsitz 22 zugewandte Düsennadel 17, am Einspritzventilelementsitz 22 anliegt, d. h. sich in einer Schließstellung befindet, ist der Kraftstoffaustritt aus den in den Düsenkörper 19 eingebrachten Einspritzöffnungen 11 gesperrt. Ist das Einspritzventilelement 15 dagegen vom Einspritzventilelementsitz 22 abgehoben, kann Kraftstoff aus dem radial außen von einer Führungshülse 23 begrenzten Düsenraum 10 am Einspritzventilelementsitz 22 vorbei zu den Einspritzöffnungen 11 strömen und dort im Wesentlichen unter Raildruck abzüglich der Druckreduzierung durch die Schließdrosseln 7, 9 stehend in den Brennraum gespritzt werden.
  • Wie sich aus 1 ergibt, ist dem gesamten Einspritzventilelement 15 mit Axialabstand zu einer später noch zu erläuternden Steuerkammer 27 keine Niederdruckstufe zugeordnet, so dass die über den Injektorrücklaufanschluss 12 wäh rend des Betriebs des Kraftstoff-Injektors 1 abströmende Kraftstoffmenge minimiert und dadurch der Wirkungsgrad des Kraftstoff-Injektors 1 optimiert ist.
  • Von einer oberen Stirnseite 24 der Steuerstange 16 und einem in der Zeichnungsebene unteren, hülsenförmigen Abschnitt 25 eines Ventilstücks 26 wird die vorerwähnte Steuerkammer 27 (Servokammer) begrenzt, die über eine radial in dem hülsenförmigen Abschnitt 25 des Ventilstücks 26 verlaufende Zulaufdrossel 28 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff aus dem unter Raildruck stehenden Vorraum 6 versorgt wird. Der hülsenförmige Abschnitt 25 mit darin eingeschlossener Steuerkammer 27 ist radial außen vollständig von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff, genauer vom Vorraum 6, umschlossen, so dass ein ringförmiger Führungsspalt 29 radial zwischen dem hülsenförmigen Abschnitt 25 und der Steuerstange 16 vergleichsweise kraftstoffdicht ist.
  • Die Steuerkammer 27 ist über einen, in dem Ventilstück 26 angeordneten Ablaufkanal 30 mit Ablaufdrossel 31 mit einer Ventilkammer 32 verbunden, die radial außen von einem, als in axialer Richtung verstellbare Ventilhülse ausgebildeten Steuerventilelement 33 eines als 2/2-Wegeventil ausgebildeten Steuerventils 34 (Servoventil) begrenzt ist. Das Steuerventilelement 33 ist im geschlossenen Zustand des Steuerventils 34 in axialer Richtung druckausgeglichen. Aus der Ventilkammer 32 kann bei geöffnetem Steuerventil 34 Kraftstoff in einen Niederdruckbereich 35 des Kraftstoff-Injektors 1 und von dort aus zum Injektorrücklaufanschluss 12 strömen. Bei geöffnetem Steuerventil 34 ist das einstückig mit einer Ankerplatte 36 ausgebildete Steuerventilelement 33 von ihrem am Ventilstück 26 ausgebildeten Steuerventilsitz abgehoben. Zum Verstellen des Steuerventilelementes 33 in der Zeichnungsebene nach oben ist ein elektromagnetischer Aktuator 37 vorgesehen, der mit der in einem Ankerraum angeordneten Ankerplatte 36, in der Folge auch mit einem Steuerventilelement 33, zusammenwirkt. Anstelle eines elektromagnetischen Aktuators 37 kann auch ein piezoelektrischer Aktuator vorgesehen werden.
  • Bei Bestromung des elektromagnetischen Aktuators 37 hebt das Steuerventilelement 33 von seinem als Flachsitz ausgebildeten Steuerventilsitz ab. Die Durchflussquerschnitte der Zulaufdrossel 28 und der Ablaufdrossel 31 sind dabei derart aufeinander abgestimmt, dass bei geöffnetem Steuerventil 34 ein Nettoabfluss von Kraftstoff (Steuermenge) aus der Steuerkammer 27 über die Ventil kammer 32 in den Niederdruckbereich 35 und von dort aus über den Injektorrücklaufanschluss 12 und die Rücklaufleitung 13 in den Vorratsbehälter 3 resultiert. Hierdurch sinkt der Druck in der Steuerkammer 27 rapide ab, wodurch das Einspritzventilelement 15 von seinem Einspritzventilelementsitz 22 abhebt, so dass Kraftstoff aus dem Düsenraum 10 durch die Einspritzöffnungen 11 ausströmen kann.
  • Zum Beenden des Einspritzvorgangs wird die Bestromung des elektromagnetischen Aktuators 37 unterbrochen, wodurch das Steuerventilelement 33 mittels einer Steuerschließfeder 38, die sich auf der Ankerplatte 36 abstützt, in der Zeichnungsebene nach unten auf seinen Steuerventilsitz verstellt wird. Der durch die Zulaufdrossel 28 in die Steuerkammer 27 nachströmende Kraftstoff sorgt für eine schnelle Druckerhöhung in der Steuerkammer 27 und damit für eine auf das Einspritzventilelement 15 wirkende Schließkraft. Die daraus resultierende Schließbewegung des Einspritzventilelementes 15 wird von einer Schließfeder 39 unterstützt, die sich einenends an einem Umfangsbund 40 des Einspritzventilelementes 15 und anderenends an der in der Zeichnungsebene unteren Stirnseite 41 des hülsenförmigen Abschnitts 25 des Ventilstücks 26 abstützt.
  • Wie sich weiterhin aus 1 ergibt, ist zentrisch innerhalb des als Ventilhülse ausgebildeten Steuerventilelements 33 ein Druckstift 42 aufgenommen. Dieser stützt sich bei in Betrieb befindlichem Kraftstoff-Injektor 1 durch den Druck in der Ventilkammer 32 in axialer Richtung nach oben an einem Injektordeckel 43 ab. Aufgabe des Druckstiftes 42 ist es, die Ventilkammer 32 in axialer Richtung nach oben abzudichten.
  • Wie eingangs erwähnt, handelt es sich bei dem dargestellten Kraftstoff-Injektor 1 um einen so genannten leckagefreien Injektor, bei dem bis auf eine Leckage im Bereich des Steuerventils 34 keine Leckage in dem Niederdruckbereich stattfindet – dies ist darauf zurückzuführen, dass dem Einspritzventilelement 15 keine dauerhafte Niederdruckstufe zugeordnet ist. Die beiden Schließdrosseln 7, 9 sorgen stattdessen für die notwendige hydraulische Schließkraft zur Gewährleistung eines schnellen Nadelschließens. Um die obere, erste Schließdrossel 7 einfach und kostengünstig zu realisieren, ist zwischen dem als Führungsbauteil dienenden Ventilstück 26 und dem Injektorkörper 14 eine Ringdichtung 44 vorgesehen, die den Vorraum 6 in axialer Richtung begrenzt. Die erste Schließdrossel 7 besteht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer einzigen Radialbohrung, wobei die erste Schließdrossel auch aus einer Anzahl von in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Bohrungen, insbesondere Radialbohrungen, gebildet sein kann. Unterhalb eines oberen, verdickten Führungsabschnitts 45 weist das Einspritzventilelement 15 einen durchmesserreduzierten Abschnitt 46 auf, so dass radial zwischen dem Ventilstück 26 und dem Einspritzventilelement 15 ein zum Speicherraum 8 gehörender Zulaufraum 47 gebildet ist. Die zweite Schließdrossel 9, also die brennraumnahe Schließdrossel 9, ist in der Führungshülse 23 als Radialbohrung ausgebildet, kann jedoch bei Bedarf auch von mehreren, insbesondere als Radialbohrungen ausgebildeten Bohrungen gebildet sein. Der Zulauf zur zweiten Schließdrossel 9 aus dem Speicherraum 8 ist ungedrosselt, da die Düsennadel 17 einen ausreichenden Radialabstand zum Düsenkörper 19 aufweist. Zur Führung der Düsennadel 17 ist die Führungshülse 23 vorgesehen, die von einer Druckfeder 48 in axialer Richtung nach unten in Richtung federkraftbeaufschlagt ist. Der Zulauf aus dem Zulaufraum 47 zum eigentlichen Speicherraum 8 verläuft ungedrosselt.
  • Das hydraulisch betrachtet, der zweiten Schließdrossel 9 nachgeordnete Volumen 52 ist minimal (hier etwa 4 mm3), so dass bei geöffnetem Einspritzventilelement 15 ein schneller Druckeinbruch innerhalb des Düsenraums 10 und insbesondere unterhalb der Spitze 20 resultiert. Aufgrund des vergleichsweise großen Kraftstoffvolumens im Speicherraum 8 ist dieser im Hinblick auf einen Druckabfall bei sich öffnendem Einspritzventilelement 15 eher träge – es steht jedoch die größtmögliche hydraulische Angriffsfläche für den im Vergleich zum Vorraum 6 durch die erste Schließdrossel 7 reduzierten Druck im Speicherraum 8 zur Verfügung.
  • Das Ausführungsbeispiel eines Kraftstoff-Injektors 1 gemäß 2 entspricht im Wesentlichen dem in 1 gezeigten und dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen im Folgenden im Wesentlichen nur auf die Unterschiede hierzu eingegangen wird. Im Hinblick auf die Gemeinsamkeiten wird auf 1 mit zugehöriger Figurenbeschreibung verwiesen.
  • Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist die zweite (untere) Schließdrossel 9 als Schrägbohrung im Einspritzventilelement 15, genauer in der Düsennadel 17 ausgebildet. Die Düsennadel 17 ist nicht innerhalb einer Führungshülse sondern unmittelbar am Innenumfang einer Stufenbohrung im Düsenkörper 19 geführt. Die schräg axial verlaufende zweite Schließdrossel 9 verbindet den Speicherraum 8 (Mini-Rail) hydraulisch mit dem in dem gezeigten Ausführungsbeispiel von dem Düsenkörper 19 begrenzten Düsenraum 10.
  • Die zweite Schließdrossel 9 ist schaltbar. Hierzu weist die Düsennadel 17 eine Schaltkante 49 auf, die mit dem der Stufenbohrung im Düsenkörper 19, genauer mit einem Durchmessersprung 50 der Stufenbohrung zusammenwirkt. Sobald das Einspritzventilelement 15 einen Hub 51 zurückgelegt hat, kann Kraftstoff unmittelbar aus dem Speicherraum 8 unter Umgehung der zweiten Schließdrossel 9 in den Düsenraum 10 strömen – anders ausgedrückt wirkt die Schließdrossel 9 nur bis maximal zu einem Hub 51 und nicht bei Maximalhüben des Einspritzventilelementes 15. Durch den bei geöffnetem Einspritzventilelement 15 ungedrosselten Zustrom von Kraftstoff aus dem Speicherraum 8 zum Düsenraum 10 kann die Einspritzung durch die Einspritzöffnungen 11 mit einem höheren Einspritzdruck realisiert werden, der im Wesentlichen nur mit vergleichsweise geringem Druckabfall an der ersten Schließdrossel 7 gegenüber dem Rail-Druck reduziert ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102008001425 [0006]

Claims (10)

  1. Kraftstoff-Injektor, insbesondere Common-Rail-Injektor, zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem zwischen einer Schließstellung und einer den Kraftstofffluss durch mindestens eine Einspritzöffnung (11) in den Brennraum freigebenden Öffnungsstellung verstellbaren Einspritzventilelement (15) und mit einer ersten Schließdrossel (7) zum Erzeugen einer hydraulischen, auf das Einspritzventilelement (15) wirkenden Schließkraft, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine zu der ersten Schließdrossel (7) hydraulisch in Reihe angeordnete zweite Schließdrossel (9) vorgesehen ist.
  2. Kraftstoff-Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere axial, zwischen der ersten und der zweiten Schließdrossel (7, 9) ein Speicherraum (8) angeordnet ist
  3. Kraftstoff-Injektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherraum (8) der Raum mit dem größten Kraftstoffaufnahmevolumen innerhalb des Kraftstofff-Injektors (1) ist.
  4. Kraftstoff-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Schließdrossel (7, 9) schaltbar sind/ist, die vorzugsweise derart schaltbar sind/ist, dass sie nur bei kleinen Einspritzventilelementhüben, aktiv sind/ist.
  5. Kraftstoff-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzventilelement (15) einteilig ausgebildet ist, oder mehrteilig mit mindestens zwei mechanisch oder hydraulisch gekoppelten Einspritzventilelementteilen.
  6. Kraftstoff-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schließdrossel (7) als mindestens eine, vorzugsweise als Radialbohrung ausgebildete, Bohrung in einem das Einspritzventilelement (15), vorzugsweise an seinem brennraumfernen Endbereich führenden Ventilstück (26) ausgebildet ist.
  7. Kraftstoff-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzventilelement (15), vorzugsweise im Bereich seines brennraumnahen Endbereich, mittels einer federkraftbeaufschlagten Hülse geführt ist.
  8. Kraftstoff-Injektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schließdrossel (9) als mindestens eine, vorzugsweise als Radialbohrung ausgebildete, Bohrung in der das Einspritzventilelement (15), vorzugsweise an seinem brennraumnahen Endbereich führenden Hülse (23) ausgebildet ist.
  9. Kraftstoff-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schließdrossel (9) als mindestens eine Bohrung im Einspritzventilelement (15) ausgebildet ist.
  10. Kraftstoff-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzventilelement (15) ohne dauerhafte Niederdruckstufe ausgebildet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2014000968A1 (de) * 2012-06-27 2014-01-03 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008001425A1 (de) 2008-04-28 2009-10-29 Robert Bosch Gmbh Kraftstoff-Einspritzvorrichtung

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