DE10257691A1

DE10257691A1 - Injektor für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10257691A1
Application number: DE2002157691
Authority: DE
Inventors: Dirk Dr. Baranowski; Sven Eisen; Uwe Dr. Lingener; Jürgen Rink
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2002-12-10
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2004-06-24

Abstract

Ein Injektor weist eine Hochdruckzulaufleitung (19) auf, die sich stromabwärts vor dem Injektor-Ventilsitz (34) in mehrere Zulaufleitungen verzweigt. Dadurch ist ein größeres Volumen realisierbar, das praktisch stromaufwärts des Ventilsitzes (34) bis zum Eingang (19) des Injektors drosselfrei ist und dadurch durch Einspritzvorgänge resultierende Druckschwankungen reduziert. Die sich verzweigenden Kraftstoffleitungen sind in unterschiedlicher Anzahl realisierbar.

Description

Die Erfindung betrifft einen Injektor für eine Brennkraftmaschine.
Aus "MTZ – Motortechnische Zeitschrift" 61 (2000) 10, S. 640 ff. ist ein Akkumulator-Common-Rail-Einspritzsystem für Großdiesel-Brennkraftmaschinen beschrieben, bei dem durch jeden Injektor hohe Kraftstoffmengen fließen. Im Einspritzsystem sind am Pumpenausgang und vor den einzelnen Injektoren Akkumulatoren angeordnet. Dies bewirkt reduzierte Einstreuungen der Injektoren untereinander. Jeder Injektor wird jeweils über ein Magnetventil angesteuert. Durch die Trägheit des Magnetventils und die hohen Kraftstoffmengen bedingt wird pro Verbrennungsvorgang in der Brennkammer nur eine Einspritzung vorgenommen. Mehrfacheinspritzungen sind nicht vorgesehen. Aufgrund des hohen Kraftstoffdurchflusses sind zwei Zulaufbohrungen im Injektor vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, Injektoren für eine Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, in denen die Auswirkungen von Druckpulsen auf das Einspritzsystem aufgrund von Mehrfacheinspritzungen reduziert sind.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.
Der Injektor für eine Brennkraftmaschine weist einen elektrisch ansteuerbaren Aktor auf, der direkt oder indirekt die stirnseitige Rückseite einer Düsennadel beaufschlagt. Eine direkte Beaufschlagung bedeutet eine direkte Wirkverbindung zwischen dem Aktor und der Düsennadel, z.B. über eine Koppelstange, eine in Richtung Aktor verlängerte Düsennadel oder über einen mechanischen oder hydraulischen Übersetzer. Eine indirekte Beaufschlagung bedeutet das Zwischenschalten eines hydraulischen Verstärkers zwischen der Düsennadel und dem Aktor, der beispielsweise als Servoventil ausgebildet ist.
Der Injektor weist weiterhin eine Kraftstoffzulaufleitung zum Zuführen von Kraftstoff vom Eingang des Injektors zu den Einspritzlöchern in dem Düsenkörper des Injektors auf. In dem Injektor ist eine zentrale Führungsbohrung angeordnet, in der der die Düsennadel axial verschiebbar angeordnet ist. Weiterhin ist in der Führungsbohrung eine Kolbenstange axial geführt, die eine Wirkverbindung zwischen dem Aktor und der stirnseitigen Rückseite der Düsennadel herstellt.
Die Düsennadel bildet im Bereich ihrer Spitze zusammen mit der Innenwand des Düsenkörpers einen umlaufenden Ventilsitz zum Steuern des Kraftstoffflusses zu den Einspritzlöchern. Der Aktor ist vorzugsweise als piezoelektrischer Aktor ausgebildet, der im Vergleich zu einem Solenoid-(Magnet-)Aktor schneller auf die elektrischen Ansteuersignale mit einer Längenänderung reagiert. Der Aktor kann aufgrund seiner Schnelligkeit mehrere Einspritzvorgänge pro Verbrennungsvorgang in dem einem Injektor zugeordneten Zylinder einer Brennkraftmaschine initiieren. Dadurch kann die Geräuschbildung beispielsweise durch eine Piloteinspritzung vor der Haupteinspritzung reduziert werden. Weiterhin können bei einer Nacheinspritzung die Abgasschadstoffe reduziert werden, z. B. durch Einsatz eines der Brennkraftmaschine nachgeschalteten Katalysators. Die Haupteinspritzung ist in mehrere Teileinspritzungen unterteilbar, wodurch eine verbesserte Gemischbildungen und Mengensteuerung erzielbar ist.
Die Kraftstoffzuleitung teilt sich zwischen dem Eingang des Injektors und dem Ventilsitz zumindest in einem Teil ihrer Länge in zwei oder mehrere Zulaufleitungen auf. Dadurch werden die Auswirkungen von bei Mehrfacheinspritzungen zeitlich besonders nahe zusammenliegenden Druckschwankungen stark reduziert, da durch die mindestens zwei Zulaufleitungen einerseits trotz begrenztem Bauraum das Volumen direkt im Bereich vor dem Ventilsitz – also dem Druckwellen erzeugenden Bereich – erhöht werden kann, wodurch Druckschwingungen gedämpft werden. Andererseits erhöht sich der Strömungswiderstand des Kraftstoffs durch den Einsatz von mehreren Zulaufleitungen im Vergleich zu einer Zulaufleitung. Diese leichte Dämpfung erstreckt sich über die Gesamtlänge der zwei oder mehreren Zulaufleitungen, wodurch eine leichte zusätzliche hydraulisch Dämpfung der Druckschwingungen mit sanfter Dämpfcharakteristik erzielt wird.
Die beiden Zulaufleitungen verlaufen vorzugsweise in einem vorgegebenen Abstand zueinander, wobei deren Zentren im Querschnitt gesehen auf einer Linie mit dem Zentrum der Führungsbohrung des Injektors liegen. Das "Zentrum" einer Leitung im Querschnitt gesehen ist definiert durch den Schnittpunkt der Leitungslängsachse mit der Fläche des Querschnitts durch das Injektorgehäuse. In den Hochdruckübergängen der so angeordneten Zulaufleitungen zwischen der einzelnen axial übereinander angeordneten Injektorgehäuseteilen wirkt eine durch den Hochdruck wirkende Kraft auf die jeweilige Dichtfläche, die auf der jeweiligen Dichtflächen gleichmäßig bzw. symmetrisch verteilt ist und so ein Verziehen der Druckfläche mit nachfolgenden Undichtheiten verhindert.
In einer weiteren Ausführungsform sind die beiden Zulaufleitungen in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet, wobei deren Zentren im Querschnitt gesehen mit dem Zentrum der Führungsbohrung einen vorgegebenen Winkel von kleiner 180° einschließen und achsensymmetrisch zur Winkelhalbierenden des Winkels angeordnet sind. Dadurch ist wiederum eine gleichmäßige Verteilung der Belastung der Hochdruckdichtflächen erzielbar.
In einer weiteren Ausführungsform sind zwei oder mehrere Zulaufleitungen im Injektor vorgesehen, deren Zentren im Querschnitt gesehen auf einem Kreis mit einem vorgegebenen Radius gleichmäßig über dessen Umfang verteilt angeordnet sind.
In einer weiteren Ausführungsform sind mehrere Zulaufleitungen im Injektor vorgesehen, deren Zentren im Querschnitt gesehen auf mehreren Kreisen mit mehreren vorgegebenen Radien gleichmäßig über dessen Umfang verteilt angeordnet sind.
In einer weiteren Ausführungsform sind mehrere Zulaufleitungen in einem vorgegebenen Muster gleichmäßig über die Querschnittsfläche des Injektorgehäuses verteilt.
Die Kraftstoffzulaufleitungen verlaufen vom Eingang des Injektors bis zur Druckkammer des Düsenkörpers im wesentlichen drosselfrei mit einem jeweils konstanten vorgegebenen Durchmesser. Der Durchmesser liegt vorzugsweise zwischen 2 bis 4 mm. Die Durchmesser der Zulaufleitungen sind konstant, wodurch die von dem Einspritzvorgang her rührenden Druckwellen mit gleichmäßiger Geschwindigkeit in jeder Kraftstoffzulaufleitung sich in Richtung Eingang fortpflanzt. Der Kraftstofffluss durch den Ringspalt zwischen Düsennadelschaft und Innenwand des Düsenkörpers, der von der Druckkammer bis zum Ventilsitz verläuft, wird abhängig von dessen Spaltbreite unterschiedlich. Der Durchmesser liegt in einer weiteren Ausführungsform im Bereich von 10–20 % des Außendurchmessers des Injektors.
In einer alternativen Ausführungsform weichen die Durchmesser der Kraftstoffzulaufleitungen voneinander ab, wodurch sich eine unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeit der Druckwellen. Dadurch ist eine Feinabstimmung der Minderung der Druckwellen bei Einspritvorgängen mit zueinander variablen zeitlichen Abständen der einzelnen Einspritzvorgänge einer Mehrfacheinspritzung erzielbar. Vorzugsweise unterscheidet sich der Durchmesser von zwei Zulaufleitungen im Verhältnis 2:3.
Die sich verzweigenden Zulaufleitungen verlaufen vorzugsweise unterbrechungsfrei oder kreuzungsfrei, wodurch schwer berechenbare Druck-Reflexionen vermieden werden.
Der Injektor ist vorzugsweise in einem Common-Rail-Einspritzsystem eingebaut, das eine Hochdruckpumpe, einen Kraftstoffverteiler und Injektoren enthält mit entsprechenden Kraftstoffverbindungsleitungen. Besonders gute Ergebnisse erzielt man durch das Vermeiden von Drosselstellen zwischen Rail und den Injektoreingängen, da durch die zusätzlichen Kraftstoffleitungen im Injektorkörper selbst eine Dämpfung erfolgt und durch Vermeiden der Drosselstellen vorteilhaft eine hohe Druckdynamik bei Druckänderungen im Rail erzielt, die rasch an die Injektoren weitergegeben werden. Dadurch wird vorteilhaft ein definierter Kraftstoffdruck bei jedem Einspritzvorgang ermöglicht. Es ist somit in mindestens einer, vorzugsweise allen radialen Abzweigungen des Kraftstoffverteilers und im Eingang des Injektors keine drosselnde Querschnittsverengung eingebaut.
Die oben genannten Ausführungen sind besonders für Pkw- und Nutzfahrzeuge Diesel-Common-Rail-Einspritzsysteme einsetzbar, da hier aufgrund des begrenzten Bauraums und geringen Abmessungen der Einzelbauteile des Common-Rail-Einpspritzsystems besonders hohe Druckpulse auftreten können. Somit wird neben dem zentralen Kraftstoffverteiler bzw. Kraftstoffverteiler kein weiterer externer Kraftstoffverteiler weder am Eingang des Injektors noch am Ausgang der Pumpe benötigt.
Durch die o.g. Ausführungsformen der Erfindung ist vorteilhaft eine Erhöhung des Gesamtspeichervolumens zur Dämpfung von Druckschwingungen bei gleichzeitiger leichter Dämpfung durch erhöhte Reibung in den mehreren Zulaufleitungen erzielbar. Gleichzeitig ist eine bessere Verteilung der Belastung der Hochdruckdichtflächen zwischen den Injektorgehäuseteilen über dessen Gesamtfläche erzielbar.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläuterte es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Common-Rail-Einspritzsystems
2 ein Längsschnitt eines Injektors mit mehreren Zulaufbohrungen;
3a einen Querschnitt durch den Injektor aus 2 entlang der Schnittlinie A;
3b eine weitere Ausführungsform des Injektors aus 3a
3b eine weitere Ausführungsform des Injektors aus 3a
In 1 ist ein Common-Rail-Einspritzsystem mit einer Hochdruckpumpe 71, einem Kraftstoffverteiler (Common-Rail) 73 und Injektoren 75, 76, 77, 78 dargestellt. Die Hochdruckpumpe 71 weist an ihrem Ausgang eine Drossel 72 auf, über die der durch die Hochdruckpumpe 71 unter Hochdruck geförderte Kraftstoff 71 zur nachfolgenden Railzulaufleitung 74 zum Kraftstoffverteiler (Common-Rail) 73 fließen kann. Der Kraftstoffverteiler 73 speichert den von der Hochdruckpumpe 71 gelieferten Kraftstoff unter einem vorgegebenen (Hoch-)Druck, wodurch Druckschwankungen im System, beispielsweise durch Einspritzvorgänge verursacht, ausgeglichen werden können. Die Injektoren 75, 76, 77, 78 sind über Injektorzulaufleitungen 85, 86, 87, 88 mit dem Rail verbunden. Vorzugsweise sind zwischen dem Kraftstoffverteiler 73 und den Injektoren keine Drosseln angeordnet, insbesondere nicht im Bereich der radialen Ausgangsbohrungen der Kraftstoffverteilers 73. Dadurch wird in Verbindung mit den in 2 und 3 dargestellten Injektortypen eine druckschwankungsarme und gleichzeitig schnell auf Änderungen des Drucks reagierendes Einspritzsystem realisiert.
In 2 ist einer der Injektoren 75, 76, 77, 78 aus 1 beispielhaft dargestellt. Der Injektor weist einen Aktor 4 auf, der in einem Injektorgehäuse 1 angeordnet ist. Der Aktor 4 ist stirnseitig von einer Aktorabschlussplatte 41 gestützt. Der Injektor weist ausgehend vom Injektorkörper 1 axial in Richtung seiner Spitze weiterhin eine Zwischenplatte 2 auf, auf die der Düsenkörper 3 folgt. Eine Düsenspannmutter 9 verspannt den Düsenkörper 3, die Zwischenplatte 2 und den Injektorkörper 1 axial so fest miteinander, so dass deren stirnseitige Übergänge bzw. sehr plan ausgeführte Kontaktflächen 91, 92 hochdruckdicht sind.
Der Injektor weist eine zentrale Bohrung 19, 35 auf, die als erste Führungsbohrung 35 im Düsenkörper 3, in der Zwischenplatte 2 und als zweite Führungsbohrung 19 im Injektorgehäuse 1 eingebracht ist. In der ersten Führungsbohrung 35 ist eine Düsennadel 32, in der zweiten Führungsbohrung eine Kolbenstange 18 axial verschiebbar angeordnet.
Der Aktor 4 beaufschlagt indirekt die stirnseitige Rückseite der Düsennadel 32 beaufschlagt durch Betätigen eines Servoventils 5 im Injektorgehäuse 1.
In einer alternativen Ausführungsform beaufschlagt der Aktor 4 die stirnseitige Rückseite der Düsennadel 32 über eine direkte Wirkverbindung zwischen dem Aktor 4 und der Düsennadel 32, z.B. über eine Koppelstange 18, eine in Richtung Aktor 4 verlängerte Düsennadel 32 oder über einen mechanischen oder hydraulischen Übersetzer.
Der Injektor weist weiterhin eine Kraftstoffzulaufleitung 11 zum Zuführen von Kraftstoff vom Kraftstoffhochdruckeingang 19 des Injektors zu den Einspritzlöchern 33 in der Spitze des Düsenkörper 3 des Injektors auf. In dem Injektor ist eine zentrale Führungsbohrung 35 im Düsenkörper 3 angeordnet, in der die Düsennadel 32 axial verschiebbar angeordnet ist. Die Führungsbohrung verläuft weiter bzw. verlängert sich koaxial in Richtung Aktor 4 in Form einer weiteren Führungsbohrung 19 im Injektorkörper 1. Weiterhin ist in der weiteren Führungsbohrung 19 eine Kolbenstange 18 axial geführt, die an ihrer aktorseitigen Stirnfläche in eine Steuerkammer 16 ragt. Abhängig vom Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 16 und der damit in Richtung Düsenspitze resultierenden Kraft auf die Kolbenstange 18 wird diese axial verschoben. Die axiale Verschiebung wird über die weitere Kolbenstange 21 auf die stirnseitigen Rückseite der Düsennadel 32 übertragen.
Die beiden Zulaufbohrungen 12, 13 münden in einer glockenförmigen Druckkammer 31 des Düsenkörpers 31, an die der Düsenschaft 37 anschließt, in dem der Nadelschaft 36 verläuft.
Die Düsennadel 32 bildet im Bereich ihrer Spitze zusammen mit der Innenwand 37 des Düsenkörpers 3 einen umlaufenden Ventilsitz 34 zum Steuern des Kraftstoffflusses zu den Einspritzlöchern 33. Abhängig von der axialen Position der Düsennadel 32 ist der Ventilsitz 34 geschlossen (keine Einspritzung) oder offen (Einspritzvorgang).
Der Aktor 4 ist vorzugsweise als piezoelektrischer Aktor 4 ausgebildet, der im Vergleich zu einem Solenoid-(Magnet-)Aktor schneller auf die elektrischen Ansteuersignale reagiert. Die Länge des Aktors 4 hängt ab von der angelegten Spannung bzw. der ihm zugeführten Energie.
Der Aktor 4 kann aufgrund seiner Schnelligkeit mehrere Einspritzvorgänge pro Verbrennungsvorgang in dem einem Injektor zugeordneten Zylinder einer Brennkraftmaschine initiieren.
Die Kraftstoffzuleitung 11, die sich an den Kraftstoffeingang 19 des Injektors anschließt, in Richtung des Ventilsitzes 34 zumindest in einem Teil ihrer Länge zwei (oder mehrere, s. 3) Zulaufleitungen auf.
Die beiden Zulaufleitungen 12, 13 verlaufen vorzugsweise in einem vorgegebenen Abstand im Wesentlichen parallel zur zentralen Führungsbohrung 19, 35, wobei deren Zentren Z2, Z3 im Querschnitt gesehen auf einer Linie mit dem Zentrum Z1 der Führungsbohrung 19 des Injektors liegen. Das "Zentrum" einer Leitung im Querschnitt gesehen ist definiert durch den Schnittpunkt der Leitungslängsachse mit der Fläche des Querschnitts (Linie A) durch das Injektorgehäuse 1. In den Hochdruckübergängen der so angeordneten Zulaufleitungen zwischen der einzelnen axial übereinander angeordneten Injektorgehäuseteilen wirkt eine durch den Hochdruck wirkende Kraft auf die jeweilige Dichtfläche, die auf der jeweiligen Dichtflächen gleichmäßig bzw. symmetrisch verteilt ist und so ein Verziehen der Druckfläche mit nachfolgenden Undichtheiten verhindert.
Die Zulaufleitungen 12, 13 verlaufen im Wesentlichen unterbrechungsfrei, wodurch Druckreflexionen vermieden werden.
Der Aktor 4 ist über einen Kolben 52 mit einem Ventilschließglied 51 in Wirkverbindung. Das Ventilschließglied 51 ist in einer konischen Ventilsitz 55 eingebettet und bildet ein Servoventil 5, das vom Aktor 4 betätig wird. Das Schließglied 51 wird über eine Druckfeder 54 gegen den konischen Ventilsitz 55 vorgespannt. Die Ventilkammer 54 ist über eine Leitung 17, die eine Drossel enthalten kann, mit der Steuerkammer 16 verbunden. Die Steuerkammer 16 ist über eine Zulaufleitung 14 mit einer Drossel 15 mit der Kraftstoffzulaufleitung 11 verbunden. Eine Ablaufleitung 56 leitet den durch das geöffnete Servoventil 5 abfließende Kraftstoff ab.
Im geschlossenem Zustand des Servoventils 5 fließt kein Kraftstoff durch dessen Ventilkammer 54, wodurch in der Steuerkammer 16 Kraftstoff unter dem Hochdruck der Zulaufleitung 11 steht. Der Ventilsitz 34 ist geschlossen, da die Kolbenstange 18 von dem Steuerkammerdruck in Richtung Düsenkörper 3 gedrückt wird, wodurch die Düsennadel 34 über die Kolbenstan gen 18, 21 axial auf den Ventilsitz 34 gepresst wird. Es findet keine Einspritzung statt.
Bei Öffnen des Servoventils 5 fließt Kraftstoff aus dessen Ventilkammer 54 und somit aus der Steuerkammer 16 ab, gleichzeitig fließt weniger Kraftstoff über die Leitung 14 zu. Dadurch reduziert sich der Druck bzw. die Kraft auf die Rückseite der Kolbenstange 18. Die Düsennadel 32 hebt vom Ventilsitz 34 ab, da die Kraft auf die hydraulische Wirkfläche des Absatzes 99 in der Düsennadel 32 jetzt größer ist als die Kraft auf die Rückseite der Kolbenstange 18. Es findet ein Einspritzvorgang statt.
In einer weiteren Ausführungsform sind die beiden Zulaufleitungen in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet, wobei deren Zentren im Querschnitt gesehen mit dem Zentrum der Führungsbohrung einen vorgegebenen Winkel von kleiner 180° einschließen und achsensymmetrisch zur Winkelhalbierenden des Winkels angeordnet sind. Dadurch ist wiederum eine gleichmäßige Verteilung der Belastung der Hochdruckdichtflächen erzielbar.
In der 3a ist der Querschnitt des Injektors aus 2 entlang der Schnittlinie A1 dargestellt, die im Wesentlichen entlang der Hochdruckdichtfläche 91 zwischen Injektorkörper 1 und Zwischenplatte 2 verläuft.
Der kreisrunde Dichtfläche 91 des Injektorkörpers wird unterbrochen durch die zwei Zulaufleitungen 12, 13, zwei Stiftbohrungen 10 und die zentrale Führungsbohrung 19 (Schnitt A) bzw. in ihrer Verlängerung (Schnitt A1). Die Zentren Z2, Z3 der Zulaufleitungen 12, 13 liegen in einer Linie mit dem Zentrum Z1 der Führungsbohrung 19 liegen.
Der Querschnitt des Injektors entlang der Schnittlinie A entspricht dem Querschnitt entlang der Schnittlinie A1, wobei keine Stiftbohrungen 10 enthalten sind und die Führungsbohrung 19 einen etwas kleineren Durchmesser aufweist.
In 3b ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Zulaufleitungen im Vergleich zur 3a anders angeordnet sind. Eine erste und eine zweite Zulaufleitung 62, 63 sind vorgesehen, deren Zentren Z4, Z5 im Querschnitt gesehen mit dem Zentrum Z1 der Führungsbohrung 19 (Schnitt A) bzw. ihrer Verlängerung (Schnitt A1) einen vorgegebenen Winkel W1 von kleiner 180° einschließen und achsensymmetrisch zur Winkelhalbierenden des Winkels W1 angeordnet sind. Der Durchmesser D1 der ersten Zulaufleitung 62 ist gleich dem Durchmesser D2. In einer weiteren Ausführungsform unterscheiden sich die Durchmesser D1, D2, vorzugsweise um den Faktor 2/3.
In 3c ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Zulaufleitungen im Vergleich zur 3b anders angeordnet sind und deren Anzahl abweicht. Es sind fünf Zulaufleitungen 64, 65, 66, 67, 68, 69 vorgesehen, deren Zentren Z6, Z7, Z8, Z9, Z10 auf einem Kreis K mit einem vorgegebenen Radius R gleichmäßig über dessen Umfang verteilt angeordnet sind.
Die Durchmesser Dl, D2 liegen in einer weiteren Ausführungsform im Bereich von 10–20 % des Außendurchmessers des Injektors.
In einer weiteren Ausführungsform sind mehrere Zulaufleitungen im Injektor vorgesehen, deren Zentren im Querschnitt gesehen auf mehreren Kreis mit mehreren vorgegebenen Radien gleichmäßig über dessen Umfang verteilt angeordnet sind.
In einer weiteren Ausführungsform sind mehrere Zulaufleitungen in einem vorgegebenen Muster gleichmäßig über die Querschnittsfläche des Injektorgehäuses verteilt.
Die Kraftstoffzulaufleitungen 12, 13 verlaufen vom Eingang des Injektors bis zur Druckkammer des Düsenkörpers im wesentlichen drosselfrei mit einem jeweils konstanten vorgegebenen Durchmesser D12, D13. Die Durchmesser D12, D13 liegen vorzugsweise zwischen 2 bis 4 mm. Dadurch pflanzen sich die von dem Einspritzvorgang her rührenden Druckwellen mit gleichmäßiger Geschwindigkeit in jeder Kraftstoffzulaufleitung in Richtung Eingang fort.
In einer alternativen Ausführungsform weichen die Durchmesser der Kraftstoffzulaufleitungen voneinander ab, wodurch sich eine unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeit der Druckwellen. Dadurch ist eine Feinabstimmung der Minderung der Druckwellen bei Einspritvorgängen mit zueinander variablen zeitlichen Abständen der einzelnen Einspritzvorgänge einer Mehrfacheinspritzung erzielbar. Vorzugsweise unterscheidet sich der Durchmesser von zwei Zulaufleitungen im Verhältnis 2:3.
Der Injektor ist vorzugsweise in einem Common-Rail-Einspritzsystem eingebaut, das eine Hochdruckpumpe, einen Kraftstoffverteiler und Injektoren enthält mit entsprechenden Kraftstoffverbindungsleitungen. Besonders gute Ergebnisse erzielt man durch das Vermeiden von Drosselstellen zwischen Rail und den Injektoreingängen, da durch die zusätzlichen Kraftstoffleitungen im Injektorkörper selbst eine Dämpfung erfolgt und durch vermeiden der Drosselstellen vorteilhaft eine hohe Druckdynamik bei Druckänderungen im Rail erzielt, die rasch an die Injektoren weitergegeben werden. Dadurch ist ein vorteilhaft ein definierter Kraftstoffdruck bei jedem Einspritzvorgang ermöglicht. Es ist somit in mindestens einer, vorzugsweise allen radialen Abzweigungen des Kraftstoffverteilers und im Eingang des Injektors keine drosselnde Querschnittsverengung eingebaut.
Die oben genannten Ausführungen sind besonders für Pkw-Diesel-Common-Rail-Einspritzsysteme einsetzbar, da hier aufgrund des begrenzten Bauraums geringen Abmessungen der Einzelbauteile des Common-Rail-Einpspritzsystems besonders hohe Druckpulse durch auftreten können. Somit ist neben dem zent ralen Kraftstoffverteiler bzw. Kraftstoffverteiler kein weiterer externer Kraftstoffverteiler weder am Eingang des Injektors noch am Ausgang der Pumpe benötigt.
Durch die o.g. Ausführungsformen der Erfindung ist vorteilhaft eine Erhöhung des Gesamtspeichervolumens zur Dämpfung von Druckschwingungen. Gleichzeitig ist eine bessere Verteilung der Belastung der Hochdruckdichtflächen zwischen den Injektorgehäuseteilen über dessen Gesamtfläche erzielbar.
Es sind weitere Ausführungsformen denkbar, bei denen die Merkmale der Ausführungsbeispiele aus 1 bis 4 sinnvoll kombiniert werden.

Claims

Injektor für eine Brennkraftmaschine mit – einem elektrisch ansteuerbaren Aktor (4) zum direkten oder indirekten Beaufschlagen einer Düsennadel (32), – einer Kraftstoffzulaufleitung (11) zum Zuführen von Kraftstoff vom Eingang des Injektors zu mindestens einem Einspritzloch (33) in einem Düsenkörper (3), – einer in einer zentralen Führungsbohrung (35, 19) axial verschiebbaren Düsennadel (32), die im Bereich ihrer Spitze zusammen mit der Innenwand eines Düsenkörpers (34) einen umlaufenden Ventilsitz (34) zum Steuern des Kraftstoffflusses zum mindestens einen Einspritzloch (33) bildet, wobei – der Kraftstofffluss abhängig ist von der axialen Position der Düsennadel (32) und eine Betätigung und/oder Aktivierung und/oder Auslenkung des Aktors (2) zum Abheben der Düsennadel (32) vom Ventilsitz (34) und somit zu einem Einspritzvorgang führt, – der Aktor (4) pro Verbrennungsvorgang in einem Zylinder der Brennkraftmaschine mindestens zweimal zum Durchführen von mindestens zwei Einspritzvorgängen betätigbar ist, und – sich die Kraftstoffzulaufleitung (11) zum Reduzieren von Druckschwankungen zumindest in einem Teilbereich zwischen dem Eingang (19) und dem Ventilsitz (34) in mindestens zwei Zulaufleitungen (13, 14) verzweigt.
Injektor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Eingang (19) und dem Ventilsitz (34) eine erste und eine zweite Zulaufleitung (13, 14) vorgesehen sind, deren Zentren (Z2, Z3) im Querschnitt gesehen in einer Linie mit dem Zentrum (Z1) der Führungsbohrung (19,35) liegen.
Injektor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Eingang (19) und dem Ventilsitz (34) eine erste und eine zweite Zulaufleitung (13, 14) vorgesehen sind, deren Zentren (Z4, Z5) im Querschnitt gesehen mit dem Zentrum (Z1) der Führungsbohrung (19,35) einen vorgegebenen Winkel (W1) von kleiner 180° einschließen und achsensymmetrisch zur Winkelhalbierenden des Winkels (W1) angeordnet sind.
Injektor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Eingang (19) und dem Ventilsitz (34) mehrere Zulaufleitungen (64, 65, 66, 67, 68), deren Zentren (Z6, Z7, Z8, Z9, Z10) auf einem Kreis (K) mit einem vorgegebenen Radius (R1) und gleichmäßig über dessen Umfang (K) verteilt angeordnet sind.
Injektor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Eingang (19) und dem Ventilsitz (34) mehrere Zulaufleitungen (64, 65, 66, 67, 68), deren Zentren (Z6, Z7, Z8, Z9, Z10) auf mehreren Kreisen (K) mit mehreren vorgegebenen Radien (R1) und gleichmäßig über deren Umfänge verteilt angeordnet sind.
Injektor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffzulaufleitungen (11,13,12) vom Eingang (19) des Injektors bis zur Druckkammer (31) des Düsenkörpers (3) im Wesentlichen drosselfrei sind.
Injektor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffzulaufleitungen (11,13,12) einen Durchmesser (D1, D2) zwischen 2 bis 4 mm aufweisen.
Injektor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Durchmesser der ersten Zulaufleitung (13) vom Durchmesser der zweiten Zulaufleitung unterscheidet, vorzugsweise um den Faktor 2/3.
Injektor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (75, 76, 77, 78) Teil eines Common-Rail-Einspritzsystems ist, bei dem der Bereich zwischen der mindestens einer radialen Abzweigung eines Kraftstoffverteilers (73) und dem Eingang (19) des Injektors (75, 76, 77, 78) im wesentlichen frei von drosselnden Querschnittsverengungen ist.
Injektor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sich verzweigenden Zulaufleitungen (12, 13, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69) unterbrechungsfrei oder kreuzungsfrei sind, wobei vorzugsweise sich der Querschnitt im Wesentlichen konstant ist.
Injektor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der Aktor als piezoelektrischer Aktor ausgebildet ist.
Injektor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderleistung kleiner als 50 kW pro Zylinder ist.