EP1770275B1 - Lochdüse mit einem Speicherraum für eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung - Google Patents

Lochdüse mit einem Speicherraum für eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung Download PDF

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EP1770275B1
EP1770275B1 EP06120340A EP06120340A EP1770275B1 EP 1770275 B1 EP1770275 B1 EP 1770275B1 EP 06120340 A EP06120340 A EP 06120340A EP 06120340 A EP06120340 A EP 06120340A EP 1770275 B1 EP1770275 B1 EP 1770275B1
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EP
European Patent Office
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nozzle
hole
nozzle body
fuel injection
fuel
Prior art date
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Not-in-force
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EP06120340A
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English (en)
French (fr)
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EP1770275A1 (de
Inventor
Giovanni Ferraro
Dietmar Uhlmann
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/31Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements
    • F02M2200/315Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements for damping fuel pressure fluctuations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/40Fuel-injection apparatus with fuel accumulators, e.g. a fuel injector having an integrated fuel accumulator

Definitions

  • the invention relates to a hole nozzle for a fuel injection device of a fuel injection system, in particular for use in a common rail system, according to the preamble of claim 1.
  • Such a hole nozzle is for example by the WO 2004/033890 A known.
  • a known hole nozzle has within the nozzle body on a control chamber which is connected via a flow restrictor with a nozzle needle chamber.
  • the control chamber is formed within a sealing sleeve whose sealing edge has the flow restrictor at one point.
  • a perforated nozzle in which a damping space in the form of a blind bore is formed in a valve holding body. Via a throttle, the damping chamber is connected to a fuel inlet channel.
  • pressure waves in the fuel can be damped. Since the pressure waves generated by the opening and closing of the nozzle needle and thus propagate from the nozzle needle chamber, it is particularly advantageous that the attenuation of the pressure waves can take place spatially close to this area.
  • the hydraulic connection of the storage space to the nozzle needle space with the aid of at least one throttle element ensures that the pressures in the nozzle needle space and the storage space can be different from each other.
  • the nozzle needle space and the storage space form independent hydraulic elements.
  • the hole nozzle according to the invention is based on the idea that it is possible to be able to use a section of material oversized even when a maximum pressure is applied in a region of a fuel injection system other areas of the fuel injection system spatially removed from this section of material to relieve.
  • a total fuel injection system can be created, which is particularly robust against high maximum loads, which are particularly caused by pressure waves.
  • the invention further relates to a fuel injection device of a fuel injection system with a hole nozzle.
  • a fuel injection system of an internal combustion engine collectively the reference numeral 10. It includes a fuel tank 12, from which a conveyor system 14, the fuel to a fuel rail ("rail" 16 promotes.
  • the conveyor system 14 may include a prefeed pump and a high pressure pump.
  • a plurality of fuel injectors 18 are connected, of which in FIG. 1 only one is shown.
  • the fuel injection device 18 has a high-pressure port 20.
  • the fuel injection device 18 is assigned to a combustion chamber 22 of an internal combustion engine, not shown, into which it directly injects the fuel using a hole nozzle 24 described in more detail below.
  • a return line 26 leads back to the fuel tank 12.
  • the return line 26 is connected to the fuel injection device 18 via a low pressure port 28.
  • the fuel injection device 18 and the hole nozzle 24 mounted thereon are in FIG FIG. 2 shown in more detail.
  • the in FIG. 2 marked section III is in FIG. 3 shown enlarged.
  • the hole nozzle 24 has a elongated nozzle body 30, which has at its fuel injector 18 end facing a radially outwardly extended portion 32.
  • a centrally arranged nozzle needle chamber 34 is provided, in which a nozzle needle 36 is arranged.
  • the nozzle needle 36 opens and closes a nozzle needle seat 38 provided at the end of the nozzle needle space 34.
  • the radially widened region 32 has, on its side facing away from the fuel injection device 18, an annular nozzle body shoulder 40, which cooperates with a corresponding annular shoulder 42 of a nozzle retaining nut 44.
  • the nozzle lock nut 44 is a in FIG. 3 not further illustrated threaded secured to the fuel injection device 18. With the help of paragraph 42, the nozzle body shoulder 40 and thus the radially expanded portion 32 against a in FIG. 3 pressed above the hole nozzle 24 shown intermediate element 46.
  • the intermediate element 46 (throttle plate) is adjoined by a valve plate 48, which has a valve designated overall by 50.
  • the valve 50 can be moved by means of a known and therefore not further shown actuator in 52 directions of actuation directions to open the valve 50 or close.
  • the valve 50 is a in the FIG. 3 not shown drain throttle with a control chamber 54 hydraulically connected.
  • the control space 54 is substantially limited by the in FIG. 3 upper end of the nozzle needle 36 and the intermediate element 46.
  • In the control chamber 54 opens an inlet throttle 56, which is fed by means of a fuel inlet 58 with fuel.
  • the fuel inlet 58 is also hydraulically with the Düsennadelraum 34 connected.
  • a further line 60 is provided between the valve 50 and the nozzle needle chamber 34.
  • the valve 50 is opened so that fuel can flow from the control chamber 54 via the outlet throttle, not shown. At the same time, fuel flows through the inlet throttle 56 into the control chamber 54. If the throttling effect of the outlet throttle (not shown) is smaller than the throttle effect of the inlet throttle 56, the pressure in the control chamber 54 can be reduced. From a certain pressure drop, the nozzle needle 36 can be lifted out of the nozzle needle seat 38 against the action of a spring element 62 with the aid of the higher pressure applied in the nozzle needle chamber 34, so that injection takes place into the combustion chamber 22.
  • control chamber 54 is sealed relative to the nozzle needle chamber 34 radially outward by means of a sleeve member 64 (control chamber sleeve) which bears sealingly against the intermediate element 46.
  • a sleeve member 64 control chamber sleeve
  • the spring element 62 could also be formed as a cylindrical sleeve, as shown in the DE 102 13 382 A1 is described. This possibility also exists for the hole nozzle according to the invention described below.
  • FIGS. 4a and 5a the nozzle body 30 of a perforated nozzle 24 according to the invention is shown.
  • This nozzle body 30 has a comparatively slender nozzle body shaft 66, to which a radially outwardly stepped portion 68 connects, to which in turn the radially outwardly extended region 32 connects.
  • the wall of the radially outwardly widened region 32 delimits a substantially cylindrical space 70. This space 70 is limited to the nozzle body shaft 66 by an annular bottom 72.
  • the radially widened region 32 has two part-cylindrical depressions 74 extending essentially in the longitudinal direction of the nozzle body 30.
  • the recesses 74 are offset from each other by a deviating from 180 ° degree to correspondingly arranged pins in the intermediate element 46 according to FIG. 3 are arranged to record. In this way, the hole nozzle 24 can be mounted in a certain rotational position on the fuel injection device 18.
  • annular outer contact surface 76 is formed. This seals the space 70 against the intermediate element 46.
  • a sleeve member 78 which has a substantially hollow cylindrical portion 80, to which a radially outwardly flared collar 82 shoots.
  • the collar forms an annular, inner contact surface 84, which can seal the sleeve member 78 against the intermediate member 46.
  • recesses 86 are provided, which are complementary to the recesses 74 forming material portions of the radially enlarged portion 32 of the nozzle body 30 are formed.
  • FIG. 6a a partially mounted hole nozzle 24 is shown, wherein the sleeve member 78 according to FIGS. 4b and 5b in the nozzle body 30 according to FIGS. 4b and 5b is mounted.
  • the radially outwardly widened region 32 of the nozzle body 30 has a radially inwardly facing cylindrical wall 88.
  • the cylindrical portion 80 of the sleeve member 78 has a radially outwardly facing wall 90.
  • the collar 82 of the sleeve member 78 has a wall 92 facing the annular bottom 72 of the nozzle body 30.
  • the walls 88, 90, 92 and the annular bottom 72 define a generally annular formed storage space 94 which is arranged concentrically to the nozzle needle space 34.
  • the nozzle needle space 34 is bounded along its course by the nozzle body 66 and the stepped portion 68 of the nozzle body 30 and by the cylindrical portion 80 of the sleeve member 78.
  • FIG. 6b is formed between the collar 22 and the radially expanded portion 32, a first, substantially cylindrical sealing portion 96. Further, between the cylindrical portion 80 and the nozzle body 30, another, designated 98 sealing region is formed. The sealing area 98 is created by the application of an annular rim 100 (cf. FIG. 5b ) of the sleeve member 78 with an inner portion 102 of the annular bottom 72 (see FIG. 5a ).
  • throttle elements 104 are formed by 78 provided in the cylindrical portion 80 of the sleeve member small material recesses are.
  • the storage space 94 has the following function: When the nozzle needle 36 is moved out of its nozzle needle seat 38 in the nozzle needle chamber 34 of a hole nozzle 24 according to the invention, high-pressure fuel from the nozzle needle chamber 34 into the combustion chamber 22 (cf. FIG. 1 ) are injected. When the nozzle needle 36 now moves back into the closed position, so that the nozzle needle seat 38 is closed, creates a pressure wave, which is transmitted through the applied fuel in the nozzle needle chamber 34. This pressure wave can be damped to a considerable extent by the fact that fuel flows from the nozzle needle chamber 34 via the throttle elements 104 into the storage space 94. In this case, 104 pressure can be reduced due to the throttling effect of the throttle elements, so that the maximum pressures of the pressure waves can be reduced and areas of the fuel injection system 10, which are acted upon by the fuel with the high pressure, are less heavily loaded.
  • the wall thickness of the extended portion 32 is reduced.
  • the wall thickness of the expanded portion 32 and the wall thickness of the nozzle body 66 are approximately equal.
  • the volume of the memory space 94 may, in an arrangement according to Figures 6a and 6b several hundred cubic millimeters.
  • FIG. 7 shows one to the hole nozzle 24 according to Figures 6a and 6b similar hole nozzle 24, which is characterized by the formation of the sealing area 96 of the in FIG. 6b distinguished embodiment.
  • the collar 22 of the sleeve member 78 according to FIG. 7 has an outer annular shoulder 106 pointing in the direction of the bottom 72 of the nozzle body 30. This annular shoulder 106 engages around an inner annular shoulder 108 formed on the widened area 32 of the nozzle body 30.
  • the annular shoulder 108 is pressed outwardly against the annular shoulder 106, so that the sealing effect of the sealing area 96 increases with increasing pressures in the storage space 94.
  • the sleeve member 78 and the nozzle body 30 have been connected to each other via a press fit formed in the respective seal portion 96.
  • the radially expanded portion 32 at its fuel injection device 18 end facing a radially inwardly facing annular collar 110.
  • On the cylindrical portion 80 of the sleeve member 78 is an outwardly facing, at least partially annular locking element 112 is arranged.
  • hole throttles 120 can also be provided for the hydraulic connection between the nozzle needle chamber 34 and the storage space 94, which are preferably arranged in the cylindrical section 80 of the sleeve element 78.
  • Such an alternative throttle arrangement can of course also in the embodiments according to FIGS. 4a to 7 be used.
  • hole throttles 120 has the advantage that the throttling effect can be set particularly well.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Lochdüse für eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eines Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere für Verwendung in einem Common-Rail-System, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Eine derartige Lochdüse ist beispielsweise durch die WO 2004/033890 A bekannt geworden.
  • Lochdüsen sind beispielsweise aus dem Buch "Dieselmotor-Management" der Robert Bosch GmbH bekannt. Um Kraftstoff fein zerstäubt in einen zugeordneten Brennraum einer Brennkraftmaschine einspritzen zu können, wird der in einem Kraftstoffspeicher, beispielsweise einem "Rail" gespeicherte Kraftstoff auf sehr hohe Drücke gebracht. Frühere Common-Rail-Systeme sind dabei auf einen Maximaldruck von ca. 1350 bar ausgelegt worden. Aktuelle Common-Rail-Systeme arbeiten bei einem Maximaldruck von 1600 bar. Für zukünftige Anwendungen werden noch weit höhere Drücke angestrebt. Die in der Lochdüse angeordnete Düsennadel wirkt beim Öffnen und Schließen, d.h. beim Abheben aus einem zugeordneten Düsennadelsitz und beim Schließen desselben, als Ventil. Bedingt durch die genannten hohen Drücke können ausgehend von der als Ventilkörper wirkenden Düsennadel Druckwellen erzeugt werden, die die oben genannten Maximaldrücke überschreiten können. Hierdurch sind die kraftstoffführenden Bauteile des Common-Rail-Systems hohen Belastungsspitzen ausgesetzt. Es ist deshalb vorgeschlagen worden, die durch das Öffnen und Schließen der Düsennadel verursachten Druckwellen zu kompensieren, indem in dem Speicher des Kraftstoff-Einspritzsystems, also beispielsweise dem "Rail" Kraftstoff so mit Druck beaufschlagt wird, dass eine Druckwellenkompensation erreicht werden kann.
  • Die aus der eingangs genannten WO 2004/003890 A bekannte Lochdüse weist innerhalb des Düsenkörpers einen Steuerraum auf, der über eine Strömungsdrossel mit einem Düsennadelraum verbunden ist. Der Steuerraum ist innerhalb einer Dichthülse gebildet, deren Dichtkante an einer Stelle die Strömungsdrossel aufweist.
  • Aus der WO 02/090755 A ist ebenfalls eine Lochdüse bekannt, bei der in einem Ventilhaltekörper ein Dämpfungsraum in Form einer Sackbohrung ausgebildet ist. Über eine Drossel ist der Dämpfungsraum mit einem Kraftstoff-Zulaufkanal verbunden.
  • Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Kraftstoff-Einspritzsystem zu schaffen, das gegenüber Druckwellen möglichst unempfindlich ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Lochdüse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Vorteile der Erfindung
  • Durch den zusätzlichen, in dem Düsenkörper ausgebildeten Speicherraum, der hydraulisch über mindestens ein Drosselelement mit dem Düsennadelraum verbunden ist, können Druckwellen im Kraftstoff gedämpft werden. Da die Druckwellen durch das Öffnen und Schließen der Düsennadel erzeugt und sich somit vom Düsennadelraum ausgehend ausbreiten, ist es besonders vorteilhaft, dass die Dämpfung der Druckwellen räumlich nahe zu diesem Bereich stattfinden kann.
  • Durch die hydraulische Verbindung des Speicherraums mit dem Düsennadelraum mit Hilfe mindestens eines Drosselelements ist gewährleistet, dass die in dem Düsennadelraum und dem Speicherraum anliegenden Drücke zueinander unterschiedlich sein können. Somit bilden der Düsennadelraum und der Speicherraum eigenständige hydraulische Elemente.
  • Die erfindungsgemäße Lochdüse basiert auf der Idee, dass es möglich ist, in einem Bereich eines Kraftstoff-Einspritzsystems einen auch bei Anliegen eines Maximaldrucks überdimensionierten Materialabschnitt nutzen zu können, um andere, räumlich von diesem Materialabschnitt entfernte Bereiche des Kraftstoff-Einspritzsystems zu entlasten. Somit kann insgesamt ein Kraftstoff-Einspritzsystem geschaffen werden, das besonders robust ist gegenüber hohen Maximalbelastungen, die insbesondere durch Druckwellen hervorgerufen sind.
  • Die erfindungsgemäßen Weiterbildungen gemäß Anspruch 2 und 3 haben den Vorteil, dass das den Speicherraum begrenzende Material gleichmäßig belastet werden kann, wobei gleichzeitig ein vergleichsweise großer Speicherraum geschaffen wird.
  • In den Unteransprüchen 4 bis 6 sind Ausführungsformen der Erfindung vorgeschlagen, mit denen eine besonders einfache Fertigung einer erfindungsgemäßen Lochdüse mit Speicherraum ermöglicht wird.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eines Kraftstoff-Einspritzsystems mit einer Lochdüse.
  • Zeichnungen
  • Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • Figur 1
    eine schematische Darstellung eines Kraftstoff-Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, die eine Lochdüse aufweist;
    Figur 2
    eine Seitenansicht der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung und der Lochdüse gemäß Figur 1;
    Figur 3
    eine geschnittene Seitenansicht eines Ausschnitts III gemäß Figur 2 mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Lochdüse;
    Figur 4a
    eine perspektivische Ansicht eines Düsenkörpers einer erfindungsgemäßen Lochdüse;
    Figur 4b
    eine perspektivische Ansicht eines in den Düsenkörper gemäß Figur 4a einsetzbaren Hülsenelements;
    Figur 5a
    eine der Figur 4a entsprechende, geschnittene Ansicht;
    Figur 5b
    eine der Figur 4b entsprechende, geschnittene Ansicht;
    Figur 6a
    den Düsenkörper gemäß Figur 4a bzw. Figur 5a und das Hülsenelement gemäß Figur 4b bzw. Figur 5b in einem montierten Zustand;
    Figur 6b
    eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts aus Figur 6a;
    Figur 7
    eine der Figur 6b entsprechende Ansicht gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
    Figur 8
    eine einem Ausschnitt der Figur 6a entsprechende Ansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In Figur 1 trägt ein Kraftstoff-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Es umfasst einen Kraftstoffbehälter 12, aus dem ein Fördersystem 14 den Kraftstoff zu einer Kraftstoff-Sammelleitung ("Rail") 16 fördert. Das Fördersystem 14 kann eine Vorförderpumpe und eine Hochdruckpumpe umfassen.
  • An die Kraftstoff-Sammelleitung 16 sind mehrere Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 18 angeschlossen, von denen in Figur 1 nur eine dargestellt ist. Hierzu verfügt die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 über einen Hochdruckanschluss 20. die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 ist einem Brennraum 22 einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine zugeordnet, in den sie den Kraftstoff mit Hilfe einer weiter unten noch detaillierter beschriebenen Lochdüse 24 direkt einspritzt. Von der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 führt eine Rücklaufleitung 26 zum Kraftstoffbehälter 12 zurück. Die Rücklaufleitung 26 ist über einen Niederdruckanschluss 28 an die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 angeschlossen.
  • Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 und die daran montierte Lochdüse 24 sind in Figur 2 detaillierter dargestellt. Der in Figur 2 markierte Ausschnitt III ist in Figur 3 vergrößert dargestellt. Die Lochdüse 24 weist einen länglichen Düsenkörper 30 auf, der an seinem der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 zugewandten Ende einen radial nach außen erweiterten Bereich 32 aufweist. In dem Düsenkörper ist ein zentrisch angeordneter Düsennadelraum 34 vorgesehen, in dem eine Düsennadel 36 angeordnet ist. Die Düsennadel 36 öffnet und schließt einen am Ende des Düsennadelraums 34 vorgesehenen Düsennadelsitz 38.
  • Der radial erweiterte Bereich 32 weist auf seiner der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 abgewandten Seite eine ringförmige Düsenkörperschulter 40 auf, die mit einem entsprechenden ringförmigen Absatz 42 einer Düsenspannmutter 44 zusammenwirkt. Die Düsenspannmutter 44 ist über ein in Figur 3 nicht weiter dargestelltes Gewinde an der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 gesichert. Mit Hilfe des Absatzes 42 wird die Düsenkörperschulter 40 und somit der radial erweiterte Bereich 32 gegen ein in Figur 3 oberhalb der Lochdüse 24 dargestelltes Zwischenelement 46 gedrückt.
  • An das Zwischenelement 46 (Drosselplatte) schließt sich eine Ventilplatte 48 an, die ein insgesamt mit 50 bezeichnetes Ventil aufweist. Das Ventil 50 kann mit Hilfe eines bekannten und daher nicht weiter dargestellten Aktors in mit 52 bezeichneten Betätigungsrichtungen bewegt werden, um das Ventil 50 zu öffnen oder zu schließen.
  • Das Ventil 50 steht über eine in der Figur 3 nicht dargestellte Ablaufdrossel mit einem Steuerraum 54 hydraulisch in Verbindung. Der Steuerraum 54 ist im Wesentlichen begrenzt durch das in Figur 3 obere Ende der Düsennadel 36 und das Zwischenelement 46. In den Steuerraum 54 mündet eine Zulaufdrossel 56, die mit Hilfe eines Kraftstoffzulaufs 58 mit Kraftstoff gespeist wird. Der Kraftstoffzulauf 58 ist auch hydraulisch mit dem Düsennadelraum 34 verbunden. Zwischen dem Ventil 50 und dem Düsennadelraum 34 ist eine weitere Leitung 60 vorgesehen.
  • Um die Düsennadel 36 aus ihrem Düsennadelsitz 38 zu heben, so dass eine Einspritzung in den in Figur 1 dargestellten Brennraum 22 stattfinden kann, wird das Ventil 50 geöffnet, so dass Kraftstoff aus dem Steuerraum 54 über die nicht dargestellte Ablaufdrossel abfließen kann. Gleichzeitig fließt durch die Zulaufdrossel 56 Kraftstoff in den Steuerraum 54. Wenn die Drosselwirkung der nicht dargestellten Ablaufdrossel kleiner ist als die Drosselwirkung der Zulaufdrossel 56, kann der Druck im Steuerraum 54 abgebaut werden. Ab einem bestimmten Druckabfall kann mit Hilfe des im Düsennadelraum 34 anliegenden höheren Drucks die Düsennadel 36 entgegen der Wirkung eines Federelements 62 aus dem Düsennadelsitz 38 gehoben werden, so dass eine Einspritzung in den Brennraum 22 erfolgt.
  • Der Steuerraum 54 ist gegenüber dem Düsennadelraum 34 nach radial außen mit Hilfe eines Hülsenelements 64 (Steuerraumhülse) abgedichtet, das dichtend an dem Zwischenelement 46 anliegt. An diesem Hülsenelement 64 stützt sich das in Figur 3 als Schraubenfeder ausgebildete Federelement 62 ab. Alternativ könnte das Federelement 62 auch als zylindrische Hülse ausgebildet sein, wie sie in der DE 102 13 382 A1 beschrieben ist. Diese Möglichkeit besteht auch für die nachfolgend beschriebene, erfindungsgemäße Lochdüse.
  • In Figuren 4a und 5a ist der Düsenkörper 30 einer erfindungsgemäßen Lochdüse 24 dargestellt. Dieser Düsenkörper 30 weist einen vergleichsweise schlanken Düsenkörperschaft 66 auf, an den sich ein nach radial außen gestufter Abschnitt 68 anschließt, an den sich wiederum der nach radial außen erweiterte Bereich 32 anschließt. Die Wandung des radial nach außen erweiterten Bereichs 32 begrenzt einen im Wesentlichen zylindrischen Raum 70. Dieser Raum 70 ist zum Düsenkörperschaft 66 hin durch einen ringförmigen Boden 72 begrenzt.
  • Der radial erweiterte Bereich 32 weist zwei sich im Wesentlichen in Längsrichtung des Düsenkörpers 30 erstreckende, teilzylindrische Vertiefungen 74 auf. Die Vertiefungen 74 sind zueinander um ein von 180° abweichendes Maß versetzt, um entsprechend angeordnete Stifte, die in dem Zwischenelement 46 gemäß Figur 3 angeordnet sind, aufzunehmen. Auf diese Weise kann die Lochdüse 24 in einer bestimmten Drehlage an der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 montiert werden.
  • Am in Figur 4a und 5a oberen Rand des radial erweiterten Bereichs 32 ist eine ringförmige, äußere Kontaktfläche 76 ausgebildet. Diese dichtet den Raum 70 gegen das Zwischenelement 46 ab.
  • In den Figuren 4b und 5b ist ein Hülsenelement 78 dargestellt, das im Wesentlichen einen hohlzylindrischen Abschnitt 80 aufweist, an den sich ein nach radial außen erweiternder Kragen 82 anschießt. Der Kragen bildet eine ringförmige, innere Kontaktfläche 84 aus, die das Hülsenelement 78 gegen das Zwischenelement 46 abdichten kann.
  • In dem Kragen 82 sind Aussparungen 86 vorgesehen, die zu den die Vertiefungen 74 bildenden Materialabschnitten des radial erweiterten Bereichs 32 des Düsenkörpers 30 komplimentär ausgebildet sind.
  • In Figur 6a ist eine teilmontierte Lochdüse 24 dargestellt, wobei das Hülsenelement 78 gemäß Figuren 4b und 5b in dem Düsenkörper 30 gemäß Figuren 4b und 5b montiert ist. Der radial nach außen erweiterte Bereich 32 des Düsenkörpers 30 weist eine nach radial innen weisende, zylindrische Wandung 88 auf. In entsprechender Weise weist der zylindrische Abschnitt 80 des Hülsenelements 78 eine radial nach außen weisende Wandung 90 auf. Ferner weist der Kragen 82 des Hülsenelements 78 eine zum ringförmigen Boden 72 des Düsenkörpers 30 gewandte Wandung 92 auf. Die Wandungen 88, 90, 92 und der ringförmige Boden 72 begrenzen einen insgesamt ringförmig ausgebildeten Speicherraum 94, der konzentrisch zu dem Düsennadelraum 34 angeordnet ist. Der Düsennadelraum 34 wird entlang seines Verlaufs von dem Düsenkörperschaft 66 und dem gestuften Abschnitt 68 des Düsenkörpers 30 und durch den zylindrischen Abschnitt 80 des Hülsenelements 78 begrenzt.
  • Gemäß Figur 6b ist zwischen dem Kragen 22 und dem radial erweiterten Bereich 32 ein erster, im wesentlichen zylindrischer Dichtbereich 96 ausgebildet. Ferner ist zwischen dem zylindrischen Abschnitt 80 und dem Düsenkörper 30 ein weiterer, mit 98 bezeichneter Dichtbereich ausgebildet. Der Dichtbereich 98 entsteht durch Anlage eines ringförmigen Rands 100 (vergleiche Figur 5b) des Hülsenelement 78 mit einem inneren Abschnitt 102 des ringförmigen Bodens 72 (vergleiche Figur 5a).
  • Über den Dichtbereich 96 ist der Speicherraum 94 in Richtung auf das Zwischenelement 46 gemäß Figur 3 abgedichtet.
  • In dem Dichtbereich 98 sind Drosselelemente 104 dadurch ausgebildet, dass in dem zylindrischen Abschnitt 80 des Hülsenelements 78 kleine Materialaussparungen vorgesehen sind. Diese Materialaussparungen verbinden den Düsennadelraum 34 hydraulisch mit dem Speicherraum 94. Durch die Kombination mindestens eines Drosselelements 104 mit dem Dichtbereich 98 kann eine definierte Drosselwirkung beim Strömen von Kraftstoff zwischen dem Düsennadelraum 34 und dem Speicherraum 94 erzielt werden.
  • Der Speicherraum 94 hat folgende Funktion: Wenn in dem Düsennadelraum 34 einer erfindungsgemäßen Lochdüse 24 die Düsennadel 36 aus ihrem Düsennadelsitz 38 herausbewegt wird, kann unter Hochdruck stehender Kraftstoff aus dem Düsennadelraum 34 in den Brennraum 22 (vergleiche Figur 1) eingespritzt werden. Wenn die Düsennadel 36 sich nun wieder in Schließstellung bewegt, so dass der Düsennadelsitz 38 geschlossen wird, entsteht eine Druckwelle, die durch den im Düsennadelraum 34 anliegenden Kraftstoff übertragen wird. Diese Druckwelle kann um ein erhebliches Maß dadurch gedämpft werden, dass Kraftstoff aus dem Düsennadelraum 34 über die Drosselelemente 104 in den Speicherraum 94 strömt. Dabei kann aufgrund der Drosselwirkung der Drosselelemente 104 Druck abgebaut werden, so dass die maximalen Drücke der Druckwellen verkleinert werden können und Bereiche des Kraftstoff-Einspritzsystems 10, die über den Kraftstoff mit den Hochdruck beaufschlagt sind, weniger stark belastet sind.
  • Wenn der Speicherraum 94, so wie in den Figuren 6a und 6b dargestellt, in dem radial erweiterten Bereich 32 des Düsenkörpers 30 ausgebildet ist, wird die Wandstärke des erweiterten Bereichs 32 verkleinert. Somit ist die Wandstärke des erweiterten Bereichs 32 und die Wandstärke des Düsenkörperschafts 66 in etwa gleich. Somit kann der Bauraum, der insgesamt von dem Düsenkörper 30 eingenommen wird, so genutzt werden, dass die Lochdüse 24 insgesamt hohen Drücken standhalten kann, jedoch die maximalen Druckbelastungen, die durch Druckwellen erzeugt werden, abgebaut werden, so dass auch andere Bauteile, beispielsweise die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 niedrigeren Spitzenbelastungen ausgesetzt sind. Das Volumen des Speicherraums 94 kann bei einer Anordnung gemäß Figuren 6a und 6b mehrere 100 Kubikmillimeter betragen.
  • Figur 7 zeigt einen zu der Lochdüse 24 gemäß Figuren 6a und 6b ähnliche Lochdüse 24, die sich durch die Ausbildung des Dichtbereichs 96 von der in Figur 6b dargestellten Ausführung unterscheidet. Der Kragen 22 des Hülsenelements 78 gemäß Figur 7 weist eine in Richtung auf den Boden 72 des Düsenkörpers 30 weisende, äußere Ringschulter 106 auf. Diese Ringschulter 106 umgreift eine an dem erweiterten Bereich 32 des Düsenkörpers 30 ausgebildete, innenliegende Ringschulter 108. Wenn der in dem Speicherraum 94 enthaltene Kraftstoff mit hohem Druck beaufschlagt ist, wird die Ringschulter 108 nach außen gegen die Ringschulter 106 gedrückt, so dass sich die Dichtwirkung des Dichtbereichs 96 bei zunehmenden Drücken im Speicherraum 94 erhöht.
  • Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen wurden das Hülsenelement 78 und der Düsenkörper 30 über einen Presssitz miteinander verbunden, der in dem jeweiligen Dichtbereich 96 ausgebildet ist. Es ist jedoch auch möglich, das Hülsenelement 78 rastend mit dem Düsenkörper 30 zu verbinden, wie in Figur 8 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform weist der radial erweiterte Bereich 32 an seinem der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 18 zugewandten Ende einen nach radial innen weisenden, ringförmigen Kragen 110 auf. An dem zylindrischen Abschnitt 80 des Hülsenelements 78 ist ein nach außen weisendes, zumindest abschnittsweise ringförmiges Rastelement 112 angeordnet.
  • Wenn das Hülsenelement 78 in mit 114 bezeichneter Montagerichtung in den Düsenkörper 30 eingesetzt wird, gelangen Führungsschrägen 116 der Rastelemente 112 in Anlage mit dem Kragen 110 des radial erweiterten Bereichs 32. Hierdurch kann das Hülsenelement nach radial innen zusammengedrückt werden, bis die Rastelemente 112 den Kragen 110 hintergreifen. In dieser Stellung ist zwischen einem Endbereich 118 des zylindrischen Abschnitts 80 des Hülsenelements 78 und dem Kragen 110 des radial erweiterten Bereichs 32 ein Dichtbereich 96 ausgebildet. Die Abdichtung des zylindrischen Abschnitts 80 gegenüber dem Boden 72 des Düsenkörpers 30 erfolgt in der mit Bezug auf Figuren 5a bis 6b beschriebenen Weise. Anstelle oder zusätzlich zu den bereits beschriebenen Drosselelementen 104 können zur hydraulischen Verbindung zwischen dem Düsennadelraum 34 und dem Speicherraum 94 auch Lochdrosseln 120 vorgesehen sein, die vorzugsweise in dem zylindrischen Abschnitt 80 des Hülsenelements 78 angeordnet sind. Eine solche alternative Drosselanordnung kann selbstverständlich auch bei den Ausführungsformen gemäß Figuren 4a bis 7 zum Einsatz kommen.
  • Die Verwendung von Lochdrosseln 120 hat den Vorteil, dass sich die Drosselwirkung besonders gut einstellen lässt.

Claims (9)

  1. Lochdüse (24) für eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) eines Kraftstoff-Einspritzsystems (10), insbesondere zur Verwendung in einem Common-Rail-System, mit einem Düsenkörper (30), der einen Düsennadelraum (34) aufweist, und mit einem zum Speichern von Kraftstoff in dem Düsenkörper (30) vorgesehenen Speicherraum (94), der hydraulisch über mindestens ein Drosselelement (104, 120) mit dem Düsennadelraum (34) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Speicherraum (94) in radialer Richtung durch eine Wandung (88) des Düsenkörpers (30) und durch eine Wandung (90) eines mit dem Düsenkörper (30) verbundenen Hülsenelements (78) begrenzt ist.
  2. Lochdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherraum (94) in einem Bereich (32) des Düsenkörpers (30) angeordnet ist, der zur Ausbildung einer Düsenkörperschulter (40) nach radial außen erweitert ist.
  3. Lochdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherraum (94) ringförmig ausgebildet ist und insbesondere konzentrisch zum Düsennadelraum (34) angeordnet ist.
  4. Lochdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (68) des Düsenkörpers (30) radial außen und die Wandung (90) des Hülsenelements (78) radial innen angeordnet ist.
  5. Lochdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenelement (78) und der Düsenkörper (30) über einen Presssitz miteinander verbunden sind.
  6. Lochdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenelement (78) und der Düsenkörper (30) über eine Rastverbindung miteinander verbunden sind.
  7. Lochdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen dem Hülsenelement (78) und dem Düsenkörper (30) ausgebildeter Dichtbereich (96) derart ausgebildet sind, dass sich dessen Dichtwirkung bei einer Erhöhung des Drucks des in dem Speicherraum (94) vorhandenen Kraftstoffs erhöht.
  8. Lochdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (104) durch zwei in einem drosselnd wirkenden Bereich zueinander beabstandete, unterschiedliche Bauteile, insbesondere durch Düsenkörper (30) und Hülsenelement (78), gebildet ist.
  9. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) eines Kraftstoff-Einspritzsystems (10) mit einer Lochdüse (24) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche.
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