DE10257691A1 - Injektor für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
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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 aus2 entlang der Schnittlinie A; -
3b eine weitere Ausführungsform des Injektors aus3a -
3b eine weitere Ausführungsform des Injektors aus3a - In
1 ist ein Common-Rail-Einspritzsystem mit einer Hochdruckpumpe71 , einem Kraftstoffverteiler (Common-Rail)73 und Injektoren75 ,76 ,77 ,78 dargestellt. Die Hochdruckpumpe71 weist an ihrem Ausgang eine Drossel72 auf, über die der durch die Hochdruckpumpe71 unter Hochdruck geförderte Kraftstoff71 zur nachfolgenden Railzulaufleitung74 zum Kraftstoffverteiler (Common-Rail)73 fließen kann. Der Kraftstoffverteiler73 speichert den von der Hochdruckpumpe71 gelieferten Kraftstoff unter einem vorgegebenen (Hoch-)Druck, wodurch Druckschwankungen im System, beispielsweise durch Einspritzvorgänge verursacht, ausgeglichen werden können. Die Injektoren75 ,76 ,77 ,78 sind über Injektorzulaufleitungen85 ,86 ,87 ,88 mit dem Rail verbunden. Vorzugsweise sind zwischen dem Kraftstoffverteiler73 und den Injektoren keine Drosseln angeordnet, insbesondere nicht im Bereich der radialen Ausgangsbohrungen der Kraftstoffverteilers73 . Dadurch wird in Verbindung mit den in2 und3 dargestellten Injektortypen eine druckschwankungsarme und gleichzeitig schnell auf Änderungen des Drucks reagierendes Einspritzsystem realisiert. - In
2 ist einer der Injektoren75 ,76 ,77 ,78 aus1 beispielhaft dargestellt. Der Injektor weist einen Aktor4 auf, der in einem Injektorgehäuse1 angeordnet ist. Der Aktor4 ist stirnseitig von einer Aktorabschlussplatte41 gestützt. Der Injektor weist ausgehend vom Injektorkörper1 axial in Richtung seiner Spitze weiterhin eine Zwischenplatte2 auf, auf die der Düsenkörper3 folgt. Eine Düsenspannmutter9 verspannt den Düsenkörper3 , die Zwischenplatte2 und den Injektorkörper1 axial so fest miteinander, so dass deren stirnseitige Übergänge bzw. sehr plan ausgeführte Kontaktflächen91 ,92 hochdruckdicht sind. - Der Injektor weist eine zentrale Bohrung
19 ,35 auf, die als erste Führungsbohrung35 im Düsenkörper3 , in der Zwischenplatte2 und als zweite Führungsbohrung19 im Injektorgehäuse1 eingebracht ist. In der ersten Führungsbohrung35 ist eine Düsennadel32 , in der zweiten Führungsbohrung eine Kolbenstange18 axial verschiebbar angeordnet. - Der Aktor
4 beaufschlagt indirekt die stirnseitige Rückseite der Düsennadel32 beaufschlagt durch Betätigen eines Servoventils5 im Injektorgehäuse1 . - In einer alternativen Ausführungsform beaufschlagt der Aktor
4 die stirnseitige Rückseite der Düsennadel32 über eine direkte Wirkverbindung zwischen dem Aktor4 und der Düsennadel32 , z.B. über eine Koppelstange18 , eine in Richtung Aktor4 verlängerte Düsennadel32 oder über einen mechanischen oder hydraulischen Übersetzer. - Der Injektor weist weiterhin eine Kraftstoffzulaufleitung
11 zum Zuführen von Kraftstoff vom Kraftstoffhochdruckeingang19 des Injektors zu den Einspritzlöchern33 in der Spitze des Düsenkörper3 des Injektors auf. In dem Injektor ist eine zentrale Führungsbohrung35 im Düsenkörper3 angeordnet, in der die Düsennadel32 axial verschiebbar angeordnet ist. Die Führungsbohrung verläuft weiter bzw. verlängert sich koaxial in Richtung Aktor4 in Form einer weiteren Führungsbohrung19 im Injektorkörper1 . Weiterhin ist in der weiteren Führungsbohrung19 eine Kolbenstange18 axial geführt, die an ihrer aktorseitigen Stirnfläche in eine Steuerkammer16 ragt. Abhängig vom Kraftstoffdruck in der Steuerkammer16 und der damit in Richtung Düsenspitze resultierenden Kraft auf die Kolbenstange18 wird diese axial verschoben. Die axiale Verschiebung wird über die weitere Kolbenstange21 auf die stirnseitigen Rückseite der Düsennadel32 übertragen. - Die beiden Zulaufbohrungen
12 ,13 münden in einer glockenförmigen Druckkammer31 des Düsenkörpers31 , an die der Düsenschaft37 anschließt, in dem der Nadelschaft36 verläuft. - Die Düsennadel
32 bildet im Bereich ihrer Spitze zusammen mit der Innenwand37 des Düsenkörpers3 einen umlaufenden Ventilsitz34 zum Steuern des Kraftstoffflusses zu den Einspritzlöchern33 . Abhängig von der axialen Position der Düsennadel32 ist der Ventilsitz34 geschlossen (keine Einspritzung) oder offen (Einspritzvorgang). - Der Aktor
4 ist vorzugsweise als piezoelektrischer Aktor4 ausgebildet, der im Vergleich zu einem Solenoid-(Magnet-)Aktor schneller auf die elektrischen Ansteuersignale reagiert. Die Länge des Aktors4 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 Kraftstoffeingang19 des Injektors anschließt, in Richtung des Ventilsitzes34 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 Führungsbohrung19 ,35 , wobei deren Zentren Z2, Z3 im Querschnitt gesehen auf einer Linie mit dem Zentrum Z1 der Führungsbohrung19 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 Injektorgehäuse1 . 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 Kolben52 mit einem Ventilschließglied51 in Wirkverbindung. Das Ventilschließglied51 ist in einer konischen Ventilsitz55 eingebettet und bildet ein Servoventil5 , das vom Aktor4 betätig wird. Das Schließglied51 wird über eine Druckfeder54 gegen den konischen Ventilsitz55 vorgespannt. Die Ventilkammer54 ist über eine Leitung17 , die eine Drossel enthalten kann, mit der Steuerkammer16 verbunden. Die Steuerkammer16 ist über eine Zulaufleitung14 mit einer Drossel15 mit der Kraftstoffzulaufleitung11 verbunden. Eine Ablaufleitung56 leitet den durch das geöffnete Servoventil5 abfließende Kraftstoff ab. - Im geschlossenem Zustand des Servoventils
5 fließt kein Kraftstoff durch dessen Ventilkammer54 , wodurch in der Steuerkammer16 Kraftstoff unter dem Hochdruck der Zulaufleitung11 steht. Der Ventilsitz34 ist geschlossen, da die Kolbenstange18 von dem Steuerkammerdruck in Richtung Düsenkörper3 gedrückt wird, wodurch die Düsennadel34 über die Kolbenstan gen18 ,21 axial auf den Ventilsitz34 gepresst wird. Es findet keine Einspritzung statt. - Bei Öffnen des Servoventils
5 fließt Kraftstoff aus dessen Ventilkammer54 und somit aus der Steuerkammer16 ab, gleichzeitig fließt weniger Kraftstoff über die Leitung14 zu. Dadurch reduziert sich der Druck bzw. die Kraft auf die Rückseite der Kolbenstange18 . Die Düsennadel32 hebt vom Ventilsitz34 ab, da die Kraft auf die hydraulische Wirkfläche des Absatzes99 in der Düsennadel32 jetzt größer ist als die Kraft auf die Rückseite der Kolbenstange18 . 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 aus2 entlang der Schnittlinie A1 dargestellt, die im Wesentlichen entlang der Hochdruckdichtfläche91 zwischen Injektorkörper1 und Zwischenplatte2 verläuft. - Der kreisrunde Dichtfläche
91 des Injektorkörpers wird unterbrochen durch die zwei Zulaufleitungen12 ,13 , zwei Stiftbohrungen10 und die zentrale Führungsbohrung19 (Schnitt A) bzw. in ihrer Verlängerung (Schnitt A1). Die Zentren Z2, Z3 der Zulaufleitungen12 ,13 liegen in einer Linie mit dem Zentrum Z1 der Führungsbohrung19 liegen. - Der Querschnitt des Injektors entlang der Schnittlinie A entspricht dem Querschnitt entlang der Schnittlinie A1, wobei keine Stiftbohrungen
10 enthalten sind und die Führungsbohrung19 einen etwas kleineren Durchmesser aufweist. - In
3b ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Zulaufleitungen im Vergleich zur3a anders angeordnet sind. Eine erste und eine zweite Zulaufleitung62 ,63 sind vorgesehen, deren Zentren Z4, Z5 im Querschnitt gesehen mit dem Zentrum Z1 der Führungsbohrung19 (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 Zulaufleitung62 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 zur3b anders angeordnet sind und deren Anzahl abweicht. Es sind fünf Zulaufleitungen64 ,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 bis4 sinnvoll kombiniert werden.
Claims (12)
- 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.
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- 2002-12-10 DE DE2002157691 patent/DE10257691A1/de not_active Ceased
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