EP1913251A1 - Einspritzdüse - Google Patents
EinspritzdüseInfo
- Publication number
- EP1913251A1 EP1913251A1 EP06763522A EP06763522A EP1913251A1 EP 1913251 A1 EP1913251 A1 EP 1913251A1 EP 06763522 A EP06763522 A EP 06763522A EP 06763522 A EP06763522 A EP 06763522A EP 1913251 A1 EP1913251 A1 EP 1913251A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- needle
- nozzle
- stroke
- damper
- nozzle needle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims abstract description 65
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 14
- 239000007921 spray Substances 0.000 abstract description 5
- 238000013016 damping Methods 0.000 abstract 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
- F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
- F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
- F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
- F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
- F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
- F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
- F02M61/205—Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/30—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped
- F02M2200/304—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped using hydraulic means
Definitions
- the present invention relates to an injection nozzle for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, having the features of the preamble of claim 1.
- Such an injection nozzle is known for example from DE 10 2005 007 542 from 18.02.2005 and comprises a nozzle body having at least one injection hole and in which a nozzle needle is mounted adjustable in stroke, with the injection of fuel through the at least one injection hole is controllable. Furthermore, a booster piston is provided, which is drive-coupled with an actuator and having a translator surface that limits a compiler space. In addition, the nozzle needle or a needle assembly comprising the nozzle needle has a control surface which delimits a control chamber.
- a bypass piston is mounted in an adjustable stroke in the booster piston, which has a deflection surface hydraulically coupled to the booster surface. Furthermore, the bypass piston has a storage area that limits a memory space formed in the booster piston.
- the bypass piston rests against a stationary stop relative to the nozzle body.
- the ⁇ ffhungshik the nozzle needle can be divided into two phases in this way, working with different gear ratios.
- the bypass piston remains at its stop, so that the stroke of the booster piston moves only the translator surface.
- the known injection nozzle works with a direct needle control.
- the nozzle needle or needle assembly has at least one pressure stage, which is hydraulically coupled to a feed path, which supplies the at least one injection hole fuel under injection pressure.
- opening forces can be introduced into the nozzle needle or needle assembly via the at least one pressure stage
- closing forces can be introduced into the nozzle needle or needle assembly via the control surface.
- the closing forces predominate.
- the pressure acting on the control surface is lowered, whereby the closing forces are reduced, so that the opening forces predominate.
- the nozzle needle lifts and opens the at least one spray hole.
- the pressure reduction on the control surface is achieved by an actuation of the actuator and thus by a stroke of the booster piston, since a pressure drop is generated by the stroke of the booster piston at the booster surface, which propagates to the thus hydraulically coupled control surface.
- Short closing times can be achieved by a large closing speed of the nozzle needle.
- Nozzle needle when closing, so to avoid when retracting into the needle seat, a deceleration of the nozzle needle is desired before entering the needle seat.
- the injector according to the invention with the features of the independent claim has the opposite advantage that at least the closing movement of the nozzle needle is divided into two phases.
- the damper piston moves with, whereby a direct pressure transmission between the translator surface and the control surface takes place.
- the second phase begins as soon as the damper piston stops.
- the hydraulic coupling between the translator surface and the control surface takes place via the throttled damper path.
- the closing movement of the nozzle needle in the second phase is damped or greatly slowed down.
- the nozzle needle thus moves with reduced speed into its needle seat. The burden of the nozzle needle is reduced.
- the nozzle needle can be adjusted very quickly during the first phase of its closing movement, whereby a relatively large part of its closing stroke can be passed in a short time.
- the braked second movement phase is then still in the remaining part of the closing stroke. Overall, thereby relatively short closing times for the nozzle needle can be realized.
- the opening movement of the nozzle needle can be divided into two phases.
- the damper piston moves with it, resulting in a quick opening start for the nozzle needle, which reduces the residence time of the nozzle needle in an area with seat throttling.
- the injection quantity can be reduced during the ignition delay. In combination with the fast start of opening, this leads to a reduction in NO x emissions.
- the damper path has a damper piston passing through the damper channel, which throttles hydraulically connects the booster chamber with the control room.
- This damper channel may contain a throttle or be configured as such. In this way, the damper path is integrated into the damper piston. At the same time, the damper path or the
- FIG. 1 is a greatly simplified, schematic representation of an injection nozzle according to the invention in longitudinal section
- Fig. 2 is a Nadelhub-time diagram of the injection nozzle according to the invention.
- an injection nozzle 1 according to the invention comprises a nozzle body 2 which has at least one injection hole 3.
- the injection nozzle 1 is provided for an internal combustion engine, which may be arranged in particular in a motor vehicle, and serves for
- the injection nozzle 1 contains a nozzle needle 5, which may be part of a needle assembly 6 and with the aid of which an injection of fuel through the at least one injection hole 3 can be controlled.
- the nozzle needle 5 cooperates with its needle tip 7 with a needle seat 8. If the nozzle needle 5 is seated in its needle seat 8, the at least one injection hole 3 is blocked, that is, the at least one injection hole 3 is separated from a feed path 9 via which fuel under injection pressure is supplied and supplied to the at least one injection hole 3.
- the feed paths 9 are several
- Injectors 1 connected to a common high-pressure fuel line.
- the needle needle 5 or the needle dressing 6 is mounted in a manner adjustable in stroke in the nozzle body 2 and is equipped with a control surface 10 which delimits a control chamber 11.
- This control surface 10 has a control surface cross-section 12, which is symbolized in Fig. 1 by a double arrow.
- the injection nozzle 1 is also equipped with an actuator 13, preferably as
- Piezzoaktuator is configured. Such an actuator 13 may change its length depending on its energization.
- the stroke direction of the actuator 13 is symbolized in Fig. 1 by a double arrow 14.
- the actuator 13 With increasing energization of the actuator 13 increases its length and thereby performs a stroke in the direction of the nozzle needle 3 by.
- decreasing energization which is also referred to as Endstromung, the actuator 13 contracts and thereby performs a directed away from the nozzle needle 5 stroke.
- a booster piston 15 is drive-coupled.
- actuator 13 and booster piston 15 are firmly connected. Accordingly, the booster piston 15 follows the stroke of the actuator 13.
- the double arrow 14 thus symbolizes the stroke adjustment of the booster piston 15.
- the booster piston 15 has a booster surface 16 which limits a booster space 17.
- the cross section of the translator surface 16 is designated 30 in FIG. 1 and symbolized by a double arrow.
- the ratio of translator surface 16 to control surface 10 provides a gear ratio that acts between the stroke 14 of the booster piston 15 and the needle hub 5.
- the injection nozzle 1 according to the invention is also equipped with a damper piston 18, which is arranged within the nozzle body 2 adjustable in height.
- This damper piston 18 separates the control chamber 11 from the booster chamber 17. Consequently, the damper piston 18 limits the booster chamber 17 on the one hand with a first damper surface 19, while on the other hand it delimits the control chamber 11 with a second damper surface 20.
- the injection nozzle 1 according to the invention comprises a damper path 21, via the control chamber 11 and the booster chamber 17 are throttled together hydraulically connected.
- the nozzle body 2 is equipped with a spacer plate 22 which is inserted into the nozzle body 2.
- the spacer plate 22 includes a damper cylinder 23, in which the damper piston 18 is mounted adjustable in stroke.
- the stroke directions of the booster piston 15, nozzle needle 5 and Damper piston 18 are aligned parallel to each other and in particular coaxially.
- the damper plate 22 is provided on one side, here at the nozzle needle 5 side facing, with a first stop 24.
- This first stop 24 limits the stroke adjustment of the damper piston 18 in the one stroke direction, here in the direction leading to the nozzle needle 5 stroke direction.
- the first stop 24 is here formed by a damper cylinder 23 axially delimiting bottom having a central opening 25 which connects the lying within the damper cylinder 23 portion of the control chamber 11 with the outside of the damper cylinder 23 lying region of the control chamber 11.
- the nozzle body 2 is also equipped with an intermediate plate 26, which is also inserted into the nozzle body 2.
- This intermediate plate 26 abuts the spacer plate 22 axially, in such a way that the intermediate plate 26 forms a damper cylinder 23 axially delimiting cover.
- This cover contains a central opening 27, which connects the region of the booster chamber 17 located inside the damper cylinder 23 with the region of the booster chamber 17 located outside the damper cylinder 23.
- a second stop 28 is formed on the intermediate plate 26, which limits the stroke adjustment of the damper piston 18 in the other stroke direction, here in the direction of the booster piston 15 toward stroke direction.
- the stroke which can be carried out by the damper piston 18 within the damper cylinder 23 between the two stops 24 and 28 is designated 29 in FIG. 1 and is referred to below as the shift stroke.
- the intermediate plate 26 is arranged so that it rests against the spacer plate 22 on the side facing the booster piston 15.
- the spacer plate 22 and the intermediate plate 26 separate within the Zuzhoupfads 9 a compiler section 31 of a needle portion 32.
- the booster section 31 of the booster piston 15 and the actuator 13 are arranged, so that they are lapped by the fuel, creating a floating arrangement or Storage for the actuator 13 and the booster piston 15 results.
- the nozzle needle 5 and the needle assembly 6 is arranged, and also so that at least part of the needle assembly 6 is surrounded by the fuel. In that regard, here also results in a floating storage or arrangement for the nozzle needle 5 and the needle assembly 6.
- the feed path 9 is passed through the spacer plate 22 and through the intermediate plate 26, which by corresponding connection channels 33rd is realized.
- the needle needle 5 or needle assembly 6 has at least one pressure stage 34 in the needle area 32, which is effective in the opening direction of the nozzle needle 5.
- a control chamber sleeve 35 is arranged, which is mounted on the nozzle needle 5 and the needle assembly 6 on the outside adjustable in height and which limits the control chamber 11 circumferentially.
- the control chamber sleeve 35 thus separates the control chamber 11 from the feed path 9.
- a closing compression spring 36 is provided, which is supported on the one hand on the control chamber sleeve 35 and on the other hand on the nozzle needle 5 and the needle assembly 6.
- the closing pressure spring 36 drives on the one hand the nozzle needle 5 in its needle seat 8 and on the other hand, the control chamber sleeve 35 against the spacer plate 22 to the system, so that the control chamber sleeve 35 permanently abuts the spacer plate 22.
- a translator chamber sleeve 37 is provided, which is arranged in the compiler area 31 and is mounted on the outside of the booster piston 15 in a stroke-adjustable manner.
- an opening pressure spring 38 With the help of an opening pressure spring 38, the translator space sleeve 37 is biased against the intermediate plate 26 to the plant, in such a way that the Totalsraumraumhülse 37 permanently applied to the intermediate plate 26.
- the opening pressure spring 38 is supported on the one hand on the translator chamber sleeve 37 and on the other hand on the booster piston 15.
- the damper path 21 is formed here by a damper channel 39 which passes through the damper piston 18.
- the damper channel 39 is dimensioned so that it hydraulically connects the booster chamber 17 with the control chamber 11 throttled.
- the damper channel 39 preferably contains a throttle 40 or is configured as a throttle 40 itself.
- the damper channel 39 is arranged centrally in the damper piston 18 and aligned axially.
- a plurality of damper channels 39 are possible as well as orientations or arrangements deviating from the axial orientation and from the central arrangement.
- the damper path 21 can basically be realized by radial play between the damper piston 18 and the damper cylinder 23.
- the injection nozzle 1 operates as follows: In the initial state shown, the nozzle needle 5 sits in its needle seat 8 and separates the at least one spray hole 3 from the feed path 9.
- the actuator 13 is energized or charged and the booster piston 15 has its maximum closing stroke, in which it is adjusted in the direction of nozzle needle 5. Accordingly, the injection nozzle 1 operates with an inversely operated actuator 13 which is energized or charged to close the nozzle needle 5.
- the damper piston 18 is in the initial state with closed nozzle needle 5 in the nozzle needle 5 approximate end position and is at its first stop 24 at.
- Fig. 2 shows a Nadelhub-time diagram, wherein on the ordinate of the needle stroke H and on the abscissa, the time T is plotted.
- the diagram contains a curve K, which reflects the relationship between needle stroke H and time T during opening and closing of the nozzle needle 3.
- the actuator 13 is discharged, whereby it retracts and thereby takes the booster piston 15. Accordingly, the booster piston 15 performs an opening stroke directed away from the nozzle needle 5. As a result, the booster chamber 17 increases, which is accompanied by a pressure drop in the booster chamber 17. As a result, there is a pressure difference between the damper surfaces 19 and 20 of the damper piston 18. The damper piston 18 therefore follows the booster piston 15 and lifts off from its first stop 24. As a result, now the control chamber 11 is increased, resulting in a pressure drop across the control surface 10.
- the damper piston 18 can follow the stroke of the booster piston 15 quasi unhindered and accordingly the pressure drop across the translator surface 16 in pass substantially unattenuated to the control surface 10. Accordingly, the nozzle needle 5 lifts out of the needle seat 8 in the first opening phase Oi at a relatively high speed. This can be seen in FIG. 2 from the fact that the curve K in this first opening phase Oi has a relatively large positive gradient, which depends on the respective transmission ratio.
- the switching stroke 29 is accordingly selected so that the damper piston 18 reaches said switching stroke 29 before the nozzle needle 5 has reached its maximum opening stroke.
- this shift stroke 29 is specifically selected so that the damper piston 18 when opening the nozzle needle 5 said shift stroke 29 reaches as soon as the nozzle needle 5 has moved out of its needle seat 8 so far that a seat throttling is negligible.
- the shift stroke 29 may be selected so that the damper piston 18 when opening the nozzle needle 5 reaches the switching stroke 29 when the nozzle needle 5 between 25 to 75% or between 30 to 70%, or between 40 and 60%, or about 50% of their maximum production stroke.
- the ⁇ ffiiungsvorgang is completed at a time T 2 .
- the nozzle needle 5 has then reached its maximum ⁇ fmungshub, which may be limited for example by a stop.
- the ⁇ ffiiungsterrorism the booster piston 15 is supported by the ⁇ ffiiungs réellefeder 38.
- the actuator 13 is energized again at a time T 3 .
- the actuator 13 expands in the direction of the nozzle needle 5 and thereby drives the
- Control surface 10 throttled by the damper path 21 and the pressure increase in the booster chamber 17 can be transmitted only correspondingly attenuated to the control chamber 11.
- the nozzle needle 5 is braked sharply.
- This second closing phase is designated in FIG. 2 by C 2 . Visible is the reduced negative slope of the curve K in the second closing phase C 2 . Due to the reduced needle speed, the nozzle needle 5 brakes heavily into its needle seat 5, which occurs at time T 4 . The closing movement of the nozzle needle 5 is supported by the closing pressure spring 36.
- the injection nozzle 1 thus operates with direct needle control, since the injection pressure already prevails in the injection 9 and the opening of the nozzle needle 5 can be initiated by a pressure drop in the booster chamber 17 and in the control chamber 11.
- the shift stroke 29 is thus tuned so that the damper piston 18 when closing the nozzle needle 5 said switching stroke 29 reaches safely before the nozzle needle 5 enters its needle seat 8.
- This switching stroke 29 may for example be selected so that the damper piston 18 when closing the nozzle needle 5 reaches this switching stroke 29 when the nozzle needle 5 between 25 to 75% or between 30 to 70% or between 40 to 60% or about 50% of their maximum Closing hubs reached.
- the embodiment of the injection nozzle 1 shown here can be realized in a relatively compact manner, since the two damper surfaces 19, 20 are each the same size or approximately the same size as the translator surface 16.
- the injection nozzle 1 allows a rapid opening of the nozzle needle 5 and also ensures a comparatively smooth retraction into the needle seat 8 when closing the nozzle needle 5. It is noteworthy that with the help of the damper piston 18 and the damper path 21 both the opening stroke and the closing stroke of Nozzle needle 5 in the first phase, a large gear ratio is effective, which is damped or throttled in the second phase.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzdüse (1) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, umfassend einen Düsenkörper (2), der wenigstens ein Spritzloch (3) aufweist, eine im Düsenkörper (2) hubverstellbar gelagerte Düsennadel (5) zum Steuern einer Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine Spritzloch (3), einen Übersetzerkolben (15), der mit einem Aktor (13) antriebsgekoppelt ist und der eine einen Übersetzerraum (17) begrenzende Übersetzerfläche (16) aufweist. Die Düsennadel (5) weist eine Steuerfläche (10) auf, die einen Steuerraum (11) begrenzt. Um beim Schließen der Düsennadel (5) das Einfahren der Düsennadel (5) in deren Nadelbesitz (8) zu dämpfen, ist im Düsenkörper (2) ein Dämpferkolben (18) hubverstellbar angeordnet, der den Steuerraum (11) vom Übersetzerraum (17) trennt. Außerdem ist ein Dämpferpfad (21) vorgesehen, der den Übersetzerraum (17) mit dem Steuerraum (11) gedrosselt hydraulisch verbindet.
Description
Einspritzdüse
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Eine derartige Einspritzdüse ist beispielsweise aus der DE 10 2005 007 542 vom 18.02.2005 bekannt und umfasst einen Düsenkörper, der wenigstens ein Spritzloch aufweist und in dem eine Düsennadel hubverstellbar gelagert ist, mit der die Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine Spritzloch steuerbar ist. Desweiteren ist ein Übersetzerkolben vorgesehen, der mit einem Aktor antriebsgekoppelt ist und der eine Übersetzerfläche aufweist, die einen Übersetzerraum begrenzt. Außerdem weist die Düsennadel oder ein die Düsennadel umfassender Nadelverband eine Steuerfläche auf, die einen Steuerraum begrenzt. Bei der bekannten Einspritzdüse ist im Übersetzerkolben ein Ausweichkolben hubverstellbar gelagert, der eine mit der Übersetzerfläche hydraulisch gekoppelte Ausweichfläche aufweist. Desweiteren besitzt der Ausweichkolben eine Speicherfläche, die einen im Übersetzerkolben ausgebildeten Speicherraum begrenzt. In einem Ausgangszustand, in dem die Düsennadel das wenigstens eine Spritzloch sperrt, liegt der Ausweichkolben an einem relativ zum Düsenkörper ortsfesten Anschlag an. Bei der bekannten Einspritzdüse kann auf diese Weise die Öffhungsbewegung der Düsennadel in zwei Phasen untereilt werden, die mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen arbeiten. Bei einem kleinen Öfϊhungshub der Düsennadel verbleibt der Ausweichkolben an seinem Anschlag, so dass der Hub des Übersetzerkolbens nur die Übersetzerfläche bewegt. Bei einem vorbestimmten
Schalthub der Düsennadel sind die an der Ausweichfläche des Ausweichkolbens angreifenden Kräfte größer als die an der Speicherfläche des Ausweichkolbens angreifenden Kräfte. In der
Folge hebt dann der Ausweichkolben von seinem Anschlag ab und bewegt sich dadurch in der selben Richtung wie der Übersetzerkolben. In der Folge bewegt der Hub des Übersetzerkolbens sowohl die Übersetzerfläche als auch die Ausweichfläche in der selben Richtung. Dementsprechend ändert sich bei einer Öffiiungsbetätigung das Übersetzungsverhältnis, und zwar so, dass sich die Düsennadel in der zweiten Phase schneller bewegt.
Die bekannte Einspritzdüse arbeitet mit einer direkten Nadelsteuerung. Das bedeutet, dass die Düsennadel oder der Nadelverband zumindest eine Druckstufe aufweist, die mit einem Zuführpfad hydraulisch gekoppelt ist, der dem wenigstens einen Spritzloch unter Einspritzdruck stehenden Kraftstoff zuführt. Während über die wenigstens eine Druckstufe Öffnungskräfte in die Düsennadel bzw. in den Nadelverband einleitbar sind, können über die Steuerfläche Schließkräfte in die Düsennadel bzw. den Nadelverband eingeleitet werden. Bei geschlossener Düsennadel überwiegen die Schließkräfte. Zum Öflhen der Düsennadel wird der an der Steuerfläche angreifende Druck abgesenkt, wodurch die Schließkräfte reduziert werden, so dass die Öffnungskräfte überwiegen. In der Folge hebt die Düsennadel ab und öffnet das wenigstens eine Spritzloch. Die Druckabsenkung an der Steuerfläche wird durch eine Betätigung des Aktors und somit durch einen Hub des Übersetzerkolbens erreicht, da durch den Hub des Übersetzerkolbens an dessen Übersetzerfläche ein Druckabfall erzeugt wird, der sich an die damit hydraulisch gekoppelte Steuerfläche fortpflanzt.
Um mit Hilfe der Einspritzdüse vorbestimmte Einspritzverläufe möglichst exakt und reproduzierbar realisieren zu können, ist es vorteilhaft den Hubverlauf der Öffnungsnadel weitgehend von einem Spannungsverlauf des Aktors, der vorzugsweise als Piezzoaktuator ausgestaltet ist, zu entkoppeln. Denn einerseits ist zwischen dem Verhältnis von Spannung zu Aktorhub eine zeitabhängige Drift zu beobachten, während andererseits eine toleranzbedingte
Streuung im Verhältnis von Spannung zu Aktorhub unvermeidbar ist.
Für die Realisierung exakter Einspritzverläufe ist die Erzielung kurzer Schließzeiten für die Düsennadel von erhöhter Bedeutung. Kurze Schließzeiten lassen sich durch eine große Schließgeschwindigkeit der Düsennadel erreichen. Um jedoch eine zu hohe Beanspruchung der
Düsennadel beim Schließen, also beim Einfahren in den Nadelsitz zu vermeiden, ist ein Abbremsen der Düsennadel vor dem Einfahren in den Nadelsitz erwünscht.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Einspritzdüse mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat dem gegenüber den Vorteil, dass zumindest die Schließbewegung der Düsennadel in zwei Phasen unterteilt ist. Während der ersten Phase bewegt sich der Dämpferkolben mit, wodurch eine direkte Druckübertragung zwischen Übersetzerfläche und Steuerfläche stattfindet. Die zweite Phase beginnt, sobald der Dämpferkolben stehen bleibt. In der zweiten Phase erfolgt die hydraulische Kopplung zwischen Übersetzerfläche und Steuerfläche über den gedrosselten Dämpferpfad. Auf diese Weise wird die Schließbewegung der Düsennadel in der zweiten Phase gedämpft bzw. stark abgebremst. Die Düsennadel fährt somit mit reduzierter Geschwindigkeit in ihren Nadelsitz ein. Die Belastung der Düsennadel ist dadurch reduziert. Gleichzeitig kann die Düsennadel während der ersten Phase ihrer Schließbewegung sehr schnell verstellt werden, wodurch in kurzer Zeit ein relativ großer Teil ihres Schließhubs durchfahren werden kann. Die abgebremste zweite Bewegungsphase erfolgt dann noch im verbleibenden Teil des Schließhubs. Insgesamt lassen sich dadurch relativ kurze Schließzeiten für die Düsennadel realisieren.
Vorzugsweise lässt sich bei dieser Bauweise auch die Öffnungsbewegung der Düsennadel in zwei Phasen unterteilen. Während der erste Phase bewegt sich der Dämpferkolben mit, wodurch sich ein schneller Öffnungsbeginn für die Düsennadel ergibt, was die Verweilzeit der Düsennadel in einem Bereich mit Sitzdrosselung reduziert. Durch das Abbremsen der Düsennadel in der zweiten Phase der Öffnungsbewegung kann die Einspritzmenge während des Zündverzugs reduziert werden. In Kombination mit dem schnellen Öffnungsbeginn führt dies zu einer Reduzierung der NOx-Emissionen.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher der Dämpferpfad einen den Dämpferkolben durchsetzenden Dämpferkanal aufweist, der den Übersetzerraum mit dem Steuerraum gedrosselt hydraulisch verbindet. Dieser Dämpferkanal kann dabei eine Drossel enthalten oder als solche ausgestaltet sein. Auf diese Weise ist der Dämpferpfad in den Dämpferkolben integriert. Gleichzeitig lässt sich dadurch der Dämpferpfad bzw. die
Drosselwirkung relativ präzis definieren.
- A -
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Einspritzdüse ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einspritzdüse sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 eine stark vereinfachte, prinzipielle Darstellung einer Einspritzdüse nach der Erfindung im Längsschnitt,
Fig. 2 ein Nadelhub-Zeit-Diagramm der erfindungsgemäßen Einspritzdüse.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Entsprechend Fig. 1 umfasst eine erfindungsgemäße Einspritzdüse 1 einen Düsenkörper 2, der wenigstens ein Spritzloch 3 aufweist. Die Einspritzdüse 1 ist für eine Brennkraftmaschine vorgesehen, die insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann, und dient zum
Einspritzen von Kraftstoff in einen Einspritzraum 4, in den die Einspritzdüse 1 im montierten Zustand zumindest im Bereich des wenigstens einen Spritzlochs 3 hineinragt.
Die Einspritzdüse 1 enthält eine Düsennadel 5, die Bestandteil eines Nadelverbands 6 sein kann und mit deren Hilfe eine Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine Spritzloch 3 gesteuert werden kann. Hierzu wirkt die Düsennadel 5 mit ihrer Nadelspitze 7 mit einem Nadelsitz 8 zusammen. Sitzt die Düsennadel 5 in ihrem Nadelsitz 8 ist das wenigstens eine Spritzloch 3 gesperrt, d.h., das wenigstens eine Spritzloch 3 ist von einem Zuführpfad 9 getrennt, über den unter Einspritzdruck stehender Kraftstoff bereitgestellt und dem wenigstens einen Spritzloch 3 zugeführt wird. Bei einem Common-Rail-System sind die Zuführpfade 9 mehrerer
Einspritzdüsen 1 an eine gemeinsame Kraftstoffhochdruckleitung angeschlossen.
Die Düsennadel 5 bzw. der Nadelverband 6 ist im Düsenkörper 2 hubverstellbar gelagert und ist mit einer Steuerfläche 10 ausgestattet, die einen Steuerraum 11 begrenzt. Diese Steuerfläche 10 besitzt einen Steuerflächenquerschnitt 12, der in Fig. 1 durch einen Doppelpfeil symbolisiert ist.
Die Einspritzdüse 1 ist außerdem mit einem Aktor 13 ausgestattet, der vorzugsweise als
Piezzoaktuator ausgestaltet ist. Ein derartiger Aktor 13 kann in Abhängigkeit seiner Bestromung seine Länge ändern. Die Hubrichtung des Aktors 13 ist in Fig. 1 durch einen Doppelpfeil 14 symbolisiert. Mit zunehmender Bestromung vergrößert der Aktor 13 seine Länge und führt dadurch einen Hub in Richtung der Düsennadel 3 durch. Mit abnehmender Bestromung, die auch als Endstromung bezeichnet wird, zieht sich der Aktor 13 zusammen und führt dadurch einen von der Düsennadel 5 weggerichteten Hub durch. Mit dem Aktuator 13 ist ein Übersetzerkolben 15 antriebsgekoppelt. Insbesondere sind Aktor 13 und Übersetzerkolben 15 fest miteinander verbunden. Dementsprechend folgt der Übersetzerkolben 15 dem Hub des Aktors 13. Der Doppelpfeil 14 symbolisiert somit auch die Hubverstellung des Übersetzerkolbens 15. Der Übersetzerkolben 15 weist eine Übersetzerfläche 16 auf, die einen Übersetzerraum 17 begrenzt.
Der Querschnitt der Übersetzerfläche 16 ist in Fig. 1 mit 30 bezeichnet und durch einen Doppelpfeil symbolisiert. Das Verhältnis von Übersetzerfläche 16 zu Steuerfläche 10 ergibt ein Übersetzungsverhältnis, das zwischen dem Hub 14 des Übersetzerkolbens 15 und dem Nadelhub 5 wirkt.
Die erfindungsgemäße Einspritzdüse 1 ist außerdem mit einem Dämpferkolben 18 ausgestattet, der innerhalb des Düsenkörpers 2 hubverstellbar angeordnet ist. Dieser Dämpferkolben 18 trennt den Steuerraum 11 vom Übersetzerraum 17. Folglich begrenzt der Dämpferkolben 18 einerseits mit einer ersten Dämpferfläche 19 den Übersetzerraum 17, während er andererseits mit einer zweiten Dämpferfläche 20 den Steuerraum 11 begrenzt. Desweiteren enthält die erfindungsgemäße Einspritzdüse 1 einen Dämpferpfad 21, über den Steuerraum 11 und Übersetzerraum 17 miteinander gedrosselt hydraulisch verbunden sind.
Der Düsenkörper 2 ist mit einer Distanzplatte 22 ausgestattet, die in den Düsenkörper 2 eingesetzt ist. Die Distanzplatte 22 enthält einen Dämpferzylinder 23, in dem der Dämpferkolben 18 hubverstellbar gelagert ist. Die Hubrichtungen von Übersetzerkolben 15, Düsennadel 5 und
Dämpferkolben 18 sind dabei zueinander parallel und insbesondere koaxial ausgerichtet. Die Dämpferplatte 22 ist an einer Seite, hier an der der Düsennadel 5 zugewandten Seite, mit einem ersten Anschlag 24 versehen. Dieser erste Anschlag 24 begrenzt die Hubverstellung des Dämpferkolbens 18 in der einen Hubrichtung, hier in der zur Düsennadel 5 führenden Hubrichtung. Der erste Anschlag 24 ist hier durch einen den Dämpferzylinder 23 axial begrenzenden Boden gebildet, der eine zentrale Öffnung 25 aufweist, die den innerhalb des Dämpferzylinders 23 liegenden Bereich des Steuerraums 11 mit dem außerhalb des Dämpferzylinders 23 liegenden Bereich des Steuerraums 11 verbindet.
Der Düsenkörper 2 ist außerdem mit einer Zwischenplatte 26 ausgestattet, die ebenfalls in den Düsenkörper 2 eingesetzt ist. Diese Zwischenplatte 26 liegt an der Distanzplatte 22 axial an, und zwar so, dass die Zwischenplatte 26 einen den Dämpferzylinder 23 axial begrenzenden Deckel bildet. Dieser Deckel enthält eine zentrale Öffnung 27, die den innerhalb des Dämpferzylinders 23 liegenden Bereich des Übersetzerraums 17 mit dem außerhalb des Dämpferzylinders 23 liegenden Bereich des Übersetzerraums 17 verbindet. Durch diese Deckelfunktion ist an der Zwischenplatte 26 ein zweiter Anschlag 28 ausgebildet, der die Hubverstellung des Dämpferkolbens 18 in der anderen Hubrichtung, hier in der zum Übersetzerkolben 15 hin orientierten Hubrichtung, begrenzt. Der vom Dämpferkolben 18 innerhalb des Dämpferzylinders 23 zwischen den beiden Anschlägen 24 und 28 durchführbare Hub ist in Fig. 1 mit 29 bezeichnet und wird im folgenden Schalthub genannt. Die Zwischenplatte 26 ist dabei so angeordnet, dass sie an der den Übersetzerkolben 15 zugewandten Seite an der Distanzplatte 22 anliegt.
Die Distanzplatte 22 und die Zwischenplatte 26 trennen innerhalb des Zuführpfads 9 einen Übersetzerbereich 31 von einem Nadelbereich 32. Im Übersetzerbereich 31 sind der Übersetzerkolben 15 und der Aktor 13 angeordnet, und zwar so, dass sie vom Kraftstoff umspült sind, wodurch sich eine schwimmende Anordnung oder Lagerung für den Aktor 13 und den Übersetzerkolben 15 ergibt. Im Nadelbereich 32 ist die Düsennadel 5 bzw. der Nadelverband 6 angeordnet, und zwar ebenfalls so, dass zumindest ein Teil des Nadelverbands 6 vom Kraftstoff umspült ist. Insoweit ergibt sich auch hier eine schwimmende Lagerung oder Anordnung für die Düsennadel 5 bzw. den Nadelverband 6. Der Zuführpfad 9 ist durch die Distanzplatte 22 und durch die Zwischenplatte 26 hindurchgeführt, was durch entsprechende Verbindungskanäle 33
realisiert ist. Die Düsennadel 5 bzw. der Nadelverband 6 weist im Nadelbereich 32 zumindest eine Druckstufe 34 auf, die in der Öffnungsrichtung der Düsennadel 5 wirksam ist.
Im Nadelbereich 32 ist eine Steuerraumhülse 35 angeordnet, die an der Düsennadel 5 bzw. am Nadelverband 6 außen hubverstellbar gelagert ist und die den Steuerraum 11 umfangsmäßig begrenzt. Die Steuerraumhülse 35 trennt somit den Steuerraum 11 vom Zuführpfad 9. Desweiteren ist eine Schließdruckfeder 36 vorgesehen, welche einerseits an der Steuerraumhülse 35 und andererseits an der Düsennadel 5 bzw. am Nadelverband 6 abgestützt ist. Die Schließdruckfeder 36 treibt einerseits die Düsennadel 5 in ihren Nadelsitz 8 und andererseits die Steuerraumhülse 35 gegen die Distanzplatte 22 zur Anlage an, so dass die Steuerraumhülse 35 permanent an der Distanzplatte 22 anliegt.
Desweiteren ist eine Übersetzerraumhülse 37 vorgesehen, die im Übersetzerbereich 31 angeordnet ist und außen am Übersetzerkolben 15 hubverstellbar gelagert ist. Die Übersetzerraumhülse 37 begrenzt den Übersetzerraum 17 umfangsmäßig und trennt diesen dadurch vom Zuführpfad 9. Mit Hilfe einer Öffnungsdruckfeder 38 ist die Übersetzerraumhülse 37 gegen die Zwischenplatte 26 zur Anlage vorgespannt, und zwar so, dass die Übersetzerraumhülse 37 permanent an der Zwischenplatte 26 anliegt. Hierbei stützt sich die Öffnungsdruckfeder 38 einerseits an der Übersetzerraumhülse 37 und andererseits am Übersetzerkolben 15 ab.
Der Dämpferpfad 21 ist hier durch einen Dämpferkanal 39 gebildet, der den Dämpferkolben 18 durchsetzt. Dabei ist der Dämpferkanal 39 so dimensioniert, dass er den Übersetzerraum 17 mit dem Steuerraum 11 gedrosselt hydraulisch verbindet. Vorzugweise enthält der Dämpferkanal 39 hierzu eine Drossel 40 oder ist selbst als Drossel 40 ausgestaltet. Im gezeigten Ausführungsführungsbeispiel ist der Dämpferkanal 39 zentral im Dämpferkolben 18 angeordnet und axial ausgerichtet. Ebenso sind mehrere Dämpferkanäle 39 möglich sowie von der axialen Orientierung und von der zentralen Anordnung abweichende Orientierungen bzw. Anordnungen. Anstelle eines Dämpferkanals 39 kann der Dämpferpfad 21 grundsätzlich auch durch Radialspiel zwischen dem Dämpferkolben 18 und dem Dämpferzylinder 23 realisiert sein.
Die erfindungsgemäße Einspritzdüse 1 arbeitet wie folgt:
Im gezeigten Ausgangszustand sitzt die Düsennadel 5 in ihrem Nadelsitz 8 und trennt das wenigstens eine Spritzloch 3 vom Zufuhrpfad 9. Der Aktor 13 ist bestromt oder geladen und der Übersetzerkolben 15 weist seinen maximalen Schließhub auf, bei dem er in Richtung Düsennadel 5 verstellt ist. Dementsprechend arbeitet die Einspritzdüse 1 mit einem invers betriebenen Aktor 13, der zum Schließen der Düsennadel 5 bestromt oder geladen ist. Desweiteren befindet sich der Dämpferkolben 18 im Ausgangszustand bei geschlossener Düsennadel 5 in der der Düsennadel 5 angenäherten Endlage und liegt an seinem ersten Anschlag 24 an.
In diesem Ausgangszustand herrschen im Steuerraum 11 und im Übersetzerraum 17 der Kraftstoffhochdruck, also der Einspritzdruck, der auch im Zuführpfad 9 herrscht. Erreicht wird dies beispielsweise durch gezielte Leckage, insbesondere durch Radialspiel zwischen der Übersetzerraumhülse 37 und dem Übersetzerkolben 15 einerseits und der Steuerraumhülse 35 und der Düsennadel 5 bzw. dem Nadelverband 6 andererseits.
Fig. 2 zeigt ein Nadelhub-Zeit-Diagramm, wobei auf der Ordinate der Nadelhub H und auf der Abzisse die Zeit T aufgetragen ist. Das Diagram enthält eine Verlaufskurve K, die den Zusammenhang zwischen Nadelhub H und Zeit T beim Öffnen und Schließen der Düsennadel 3 wiederspiegelt.
Zu einem Zeitpunkt Ti wird der Aktor 13 entströmt, wodurch er sich zurückzieht und dabei den Übersetzerkolben 15 mitnimmt. Dementsprechend führt der Übersetzerkolben 15 einen von der Düsennadel 5 weggerichteten Öffnungshub durch. Hierdurch vergrößert sich der Übersetzerraum 17, was mit einen Druckabfall im Übersetzerraum 17 einhergeht. In der Folge herrscht eine Druckdifferenz zwischen den Dämpferflächen 19 und 20 des Dämpferkolbens 18. Der Dämpferkolben 18 folgt daher dem Übersetzerkolben 15 und hebt von seinem ersten Anschlag 24 ab. In der Folge wird nun der Steuerraum 11 vergrößert, was zu einem Druckabfall an der Steuerfläche 10 führt. Da die Einspritzdüse 1 mit einer direkten Nadelsteuerung arbeitet, überwiegen nach einem entsprechenden Druckabfall an der Steuerfläche 10 die in Öffnungsrichtung an der Düsennadel 5 bzw. am Nadelverband 6 angreifenden Kräfte, und die Düsennadel 5 hebt aus ihrem Sitz 8 ab. In dieser in Fig. 2 mit Oi bezeichneten ersten
Öffnungsphase kann der Dämpferkolben 18 dem Hub des Übersetzerkolbens 15 quasi ungehindert folgen und dementsprechend den Druckabfall an der Übersetzerfläche 16 im
wesentlichen ungedämpft an die Steuerfläche 10 weiterleiten. Dementsprechend hebt die Düsennadel 5 in die ersten Öffiiungsphase Oi mit einer relativ hohen Geschwindigkeit aus dem Nadelsitz 8 ab. Dies ist in Fig. 2 daran zu erkennen, dass die Verlaufskurve K in dieser ersten Öffiiungsphase Oi eine relativ große positive Steigung aufweist, die vom jeweiligen Übersetzungsverhältnis abhängt.
Sobald der Dämpferkolben 18 seinen Schalthub 29 erreicht hat, liegt er an seinem zweiten Anschlag 28 an und kann der weiteren Öffnungsbewegung des Übersetzerkolbens 15 nicht mehr folgen. Der sich dann ausbildende Druckabfall im Übersetzerraum 17 kann über den Dämpferpfad 21 nur noch gedrosselt an den Steuerraum 11 übertragen werden. In der Folge kann die Düsennadel 5 dem Öffnungshub des Übersetzerkolbens 15 nur noch entsprechend verlangsamt folgen. Diese zweite Phase der Öffnungsbewegung ist Fig. 2 mit O2 bezeichnet. In dieser zweiten Öffnungsphase O2 besitzt die Verlaufskurve K eine kleinere positive Steigung.
Obwohl das wirksame geometrische Übersetzungsverhältnis zwischen Übersetzerfläche 16 und Steuerfläche 10 während der gesamten Öffiiungsbewegung gleich bleibt, führt die hydraulische Kopplung über den Dämpferpfad 21 bei Erreichen des Schalthubs 29 zu einer Veränderung des hydraulischen Übersetzungsverhältnisses, da der Druckausgleich zwischen Übersetzerraum 17 und Steuerraum 11 nach Erreichen des Schalthubs nur noch gedrosselt erfolgt. Der Schalthub 29 ist dementsprechend so gewählt, dass der Dämpferkolben 18 besagten Schalthub 29 erreicht, bevor die Düsennadel 5 ihren maximalen Öffiiungshub erreicht hat. Vorzugsweise ist dieser Schalthub 29 gezielt so gewählt, dass der Dämpferkolben 18 beim Öffnen der Düsennadel 5 besagten Schalthub 29 erreicht, sobald die Düsennadel 5 soweit aus ihrem Nadelsitz 8 herausgefahren ist, dass eine Sitzdrosselung vernachlässigbar ist. Eine derartige Sitzdrosselung entsteht bei kleinen Abständen zwischen Nadelspitze 7 und Nadelsitz 8, da die Düsennadel 9 aufgrund ihrer Bauweise beim Öffnen einen Spalt ausbildet, der sich mit zunehmendem Hub vergrößert. Bei kleiner Spaltweite kommt es zu einer Drosselwirkung, welche die Einspritzung behindert. Die Wahl des Schalthubs 29 führt somit relativ rasch aus dem kritischen Öffiiungsbereich der Düsennadel 5 heraus.
Beispielsweise kann der Schalthub 29 so gewählt sein, dass der Dämpferkolben 18 beim Öffnen der Düsennadel 5 den Schalthub 29 erreicht, wenn die Düsennadel 5 zwischen 25 bis 75% oder
zwischen 30 bis 70% oder zwischen 40 bis 60% oder etwa 50% ihres maximalen Öfmungshubs erreicht hat.
Der Öffiiungsvorgang ist zu einem Zeitpunkt T2 beendet. Die Düsennadel 5 hat dann ihren maximalen Öfmungshub erreicht, der beispielsweise durch einen Anschlag begrenzt sein kann. Dabei wird die Öffiiungsbewegung des Übersetzerkolbens 15 von der Öffiiungsdruckfeder 38 unterstützt.
Zum Schließen der Düsennadel 5 wird der Aktor 13 zu einem Zeitpunkt T3 wieder bestromt. In der Folge dehnt sich der Aktor 13 in Richtung Düsennadel 5 aus und treibt dadurch den
Übersetzerkolben 15 mit seiner Übersetzerfläche 16 zur Verkleinerung des Übersetzerraums 17 an. Folglich steigt im Übersetzerraum 17 der Druck. Sobald der Druck im Übersetzerraum 17 den Druck im Steuerraum 11 übersteigt, ändert sich wieder die Kräftebilanz am Dämpferkolben 18. In der Folge hebt der Dämpferkolben 18 von seinem zweiten Anschlag 28 ab und bewegt sich in Richtung Düsennadel 5. In dieser in Fig. 2 mit Ci bezeichneten ersten Schließphase bewegt sich der Dämpferkolben 18 im wesentlichen ungedämpft und kann dadurch den Druckanstieg des Steuerraums 17 quasi ungedrosselt auf den Steuerraum 11 übertragen. Dementsprechend wird über die zunehmende Kraft an der Steuerfläche 11 die Düsennadel 5 in Schließrichtung angetrieben. Da sich in dieser ersten Schließphase Ci der Dämpferkolben 18 mit dem Übersetzerkolben 15 mitbewegt, ist das geometrische Übersetzungsverhältnis zwischen
Übersetzerfläche 16 und Steuerfläche 10 ungedrosselt wirksam, wodurch die Verlaufskurve K in der ersten Schließphase Ci eine entsprechend steile negative Steigung besitzt.
Sobald der Dämpferkolben 18 seinen Schalthub 29 durchfahren hat, liegt er wieder am ersten Anschlag 24 an. In der Folge ist die hydraulische Kopplung zwischen Übersetzerfläche 16 und
Steuerfläche 10 durch den Dämpferpfad 21 gedrosselt und der Druckanstieg im Übersetzerraum 17 kann nur noch entsprechend gedämpft an den Steuerraum 11 übertragen werden. In der Folge wird die Düsennadel 5 stark abgebremst. Dieses zweite Schließphase ist in Fig. 2 mit C2 bezeichnet. Erkennbar ist die reduzierte negative Steigung der Verlaufskurve K in der zweiten Schließphase C2. Durch die reduzierte Nadelgeschwindigkeit fährt die Düsennadel 5 stark abgebremst in ihren Nadelsitz 5 ein, was zum Zeitpunkt T4 erfolgt. Dabei wird die Schließbewegung der Düsennadel 5 von der Schließdruckfeder 36 unterstützt.
Die Einspritzdüse 1 arbeitet somit mit direkter Nadelsteuerung, da im Zufuhrpfad 9 bereits der Einspritzdruck herrscht und das Öffnen der Düsennadel 5 durch einen Druckabfall im Übersetzerraum 17 bzw. im Steuerraum 11 initiierbar ist.
Zweckmäßig ist somit der Schalthub 29 so abgestimmt, dass der Dämpferkolben 18 beim Schließen der Düsennadel 5 besagten Schalthub 29 sicher erreicht, bevor die Düsennadel 5 in ihren Nadelsitz 8 einfährt. Dieser Schalthub 29 kann beispielsweise so gewählt sein, dass der Dämpferkolben 18 beim Schließen der Düsennadel 5 diesen Schalthub 29 erreicht, wenn die Düsennadel 5 zwischen 25 bis 75% oder zwischen 30 bis 70% oder zwischen 40 bis 60% oder etwa 50% ihres maximalen Schließhubs erreicht.
Die hier gezeigte Ausführungsform der Einspritzdüse 1 kann relativ kompakt realisiert werden, da die beiden Dämpferflächen 19, 20 jeweils gleich groß oder etwa gleich groß sind wie die Übersetzerfläche 16.
Die erfindungsgemäße Einspritzdüse 1 ermöglicht ein rasches der Öffnen der Düsennadel 5 und gewährleistet außerdem ein vergleichsweise sanftes Einfahren in den Nadelsitz 8 beim Schließen der Düsennadel 5. Bemerkenswert ist, dass mit Hilfe des Dämpferkolbens 18 und des Dämpferpfads 21 sowohl beim Öffnungshub als auch beim Schließhub der Düsennadel 5 in der ersten Phase ein großes Übersetzungsverhältnis wirksam ist, das in der zweiten Phase gedämpft bzw. gedrosselt ist.
Claims
1. Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, - mit einem Düsenkörper (2), der wenigstens ein Spritzloch (3) aufweist,
- mit einer im Düsenkörper (2) hubverstellbar gelagerten Düsennadel (5) zum Steuern einer Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine Spritzloch (3),
- mit einem Übersetzerkolben (15), der mit einem Aktor (13) antriebsgekoppelt ist und der eine einen Übersetzerraum (17) begrenzende Übersetzerfläche (16) aufweist, - wobei die Düsennadel (5) oder ein die Düsennadel (5) umfassender Nadelverband (6) eine
Steuerfläche (10) aufweist, die einen Steuerraum (11) begrenzt, dadurch gekennzeichnet,
- dass im Düsenkörper (2) ein Dämpferkolben (18) hubverstellbar angeordnet ist, der den Steuerraum (11) vom Übersetzerraum (17) trennt, - dass ein Dämpferpfad (21) vorgesehen ist, der den Übersetzerraum (17) mit dem Steuerraum (11) gedrosselt hydraulisch verbindet.
2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Dämpferkolben (18) durchführbare Hub auf einen vorbestimmten Schalthub (29) begrenzt ist, der so gewählt ist, dass der Dämpferkolben (18) beim Schließen der Düsennadel (5) den Schalthub (29) erreicht, bevor die Düsennadel (5) in ihren Nadelsitz (8) einfährt.
3. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Schalthub (29) so gewählt ist, dass der Dämpferkolben (18) beim Schließen der Düsennadel (5) den Schalthub (29) erreicht, wenn die Düsennadel (5) zwischen 25 bis 75% oder zwischen 30 bis 70% oder zwischen 40 bis 60% oder etwa 50% ihres maximalen Schließhubs erreicht hat, und/oder
- dass der Schalthub (29) außerdem so gewählt ist, dass der Dämpferkolben (18) beim Öffnen der Düsennadel (5) den Schalthub (29) erreicht, bevor die Düsennadel (5) ihren maximalen Öffnungshub erreicht hat, und/oder
- dass der Schalthub (29) so gewählt ist, dass der Dämpferkolben (18) beim Öffnen der Düsennadel (5) den Schalthub (29) erreicht, wenn die Düsennadel (5) zwischen 25 und 75% oder zwischen 30 bis 70% oder zwischen 40 bis 60% oder etwa 50% ihres maximalen Öffnungshubs erreicht hat.
4. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Dämpferkolben (18) eine den Übersetzerraum (17) begrenzende erste Dämpferfläche (19) und eine den Steuerraum (11) begrenzende zweite Dämpferfläche (20) aufweist, und/oder - dass die beiden Dämpferflächen (19, 20) gleich groß sind, und/oder
- dass zumindest eine der Dämpferflächen (19, 20) gleich groß oder etwa gleich groß ist wie die Übersetzerfläche (16).
5. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Dämpferkolben (18) in einem Dämpferzylinder (23) hubverstellbar gelagert ist, der in einer in den Düsenkörper (2) eingesetzten Distanzplatte (22) ausgebildet ist, und/oder
- dass der Steuerraum (11) umfangsmäßig von einer Steuerraumhülse (35) begrenzt ist, die hubverstellbar an der Düsennadel (5) oder am Nadelverband (6) gelagert ist und mittels einer Schließdruckfeder (36) vorgespannt an der Distanzplatte (22) anliegt, und/oder
- dass die Schließdruckfeder (36) an der Düsennadel (5) oder am Nadelverband (6) abgestützt ist, und/oder
- dass an der Distanzplatte (22) ein erster Anschlag (24) ausgebildet, der die Hubverstellung des Dämpferkolbens (18) in der einen Hubrichtung begrenzt.
6. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, - dass eine Zwischenplatte (26) vorgesehen ist, die in den Düsenkörper (2) eingesetzt ist, und/oder
- dass die Zwischenplatte (26) an der Distanzplatte (22) anliegt, und/oder
- dass an der Zwischenplatte (26) ein zweiter Anschlag (28) ausgebildet ist, der die Hubverstellung des Dämpferkolbens (18) in der anderen Hubrichtung begrenzt, und/oder
- dass die Zwischenplatte (26) an einer dem Übersetzerkolben (15) zugewandten Seite an der Distanzplatte (22) anliegt, und/oder
- dass der Übersetzerraum (17) umfangsmäßig von einer Übersetzerraumhülse (37) begrenzt ist, die hubverstellbar am Übersetzerkolben (15) gelagert ist und mittels einer Öfmungsdruckfeder (38) vorgespannt an der Zwischenplatte (26) anliegt, und/oder
- dass die Öfmungsdruckfeder (38) am Übersetzerkolben (15) oder am Aktor (13) abgestützt ist.
7. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Dämpferpfad (21) wenigstens einen den Dämpferkolben (18) durchsetzenden Dämpferkanal (39) aufweist, der den Übersetzerraum (17) mit dem Steuerraum (11) gedrosselt hydraulisch verbindet, und/oder
- dass der Dämpferkanal (39) eine Drossel (40) enthält oder als solche ausgestaltet ist.
8. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
- dass im Düsenkörper (2) ein Zuführpfad (9) ausgebildet ist, der dem wenigstens einen Spritzloch (3) unter Hochdruck stehenden Kraftstoff zuführt, und/oder - dass der Zuführpfad (9) einen Übersetzerbereich (31) aufweist, in dem der Übersetzerkolben (15) und der Aktor (13) im Kraftstoff schwimmend angeordnet sind, und/oder
- dass der Zuführpfad (9) einen Nadelbereich (32) aufweist, in dem die Düsennadel (5) oder der Nadelverband (6) im Kraftstoff schwimmend angeordnet sind, und/oder
- dass der Zuführpfad (9) durch die Distanzplatte (22) und/oder durch die Zwischenplatte (26) hindurchgeführt ist, und/oder
- dass die Düsennadel (5) oder der Nadelverband (6) im Nadelbereich (32) zumindest eine in Öffnungsrichtung der Düsennadel (5) wirksame Druckstufe (34) aufweist.
9. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Einspritzdüse (1) mit direkter Nadelsteuerung arbeitet, so dass im Zuführpfad (9) der Einspritzdruck herrscht und eine Betätigung des Aktors (13) zum Öffnen der Düsennadel (5) einen Druckabfall im Übersetzerraum (17) bewirkt, und/oder
- dass die Einspritzdüse (1) mit invers betriebenem Aktor (13) arbeitet, so dass dieser Zum Öffnen der Düsennadel (5) entströmt und zum Schließen der Düsennadel (5) bestromt wird.
10. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalthub (29) so gewählt ist, dass der Dämpferkolben (18) beim Öffnen der
Düsennadel (5) den Schalthub (29) erreicht, sobald die Düsennadel (5) soweit von ihrem
Nadelsitz (8) entfernt ist, dass eine Sitzdrosselung vernachlässigbar ist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005036444A DE102005036444A1 (de) | 2005-08-03 | 2005-08-03 | Einspritzdüse |
PCT/EP2006/062918 WO2007014793A1 (de) | 2005-08-03 | 2006-06-06 | Einspritzdüse |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP1913251A1 true EP1913251A1 (de) | 2008-04-23 |
Family
ID=36759015
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP06763522A Withdrawn EP1913251A1 (de) | 2005-08-03 | 2006-06-06 | Einspritzdüse |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20080223959A1 (de) |
EP (1) | EP1913251A1 (de) |
JP (1) | JP2009503351A (de) |
CN (1) | CN101233312A (de) |
DE (1) | DE102005036444A1 (de) |
WO (1) | WO2007014793A1 (de) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2600323C (en) * | 2007-09-20 | 2009-12-29 | Westport Power Inc. | Directly actuated valve with a strain-type actuator and a method of operating same |
DE102009024596A1 (de) * | 2009-06-10 | 2011-04-07 | Continental Automotive Gmbh | Einspritzventil mit Übertragungseinheit |
US8881709B2 (en) | 2009-09-02 | 2014-11-11 | Caterpillar Inc. | Fluid injector with back end rate shaping capability |
DE102012203607A1 (de) * | 2012-03-07 | 2013-09-12 | Robert Bosch Gmbh | Ventil zum Zumessen eines Fluids |
DE102013002969B3 (de) * | 2013-02-22 | 2014-05-22 | L'orange Gmbh | Kraftstoffinjektor |
EP2863045B1 (de) * | 2013-10-15 | 2016-09-14 | Continental Automotive GmbH | Verfahren zur Herstellung eines Injektors für eine Brennkraftmaschine, Armatur-Nadelanordnung und Fluidinjektor |
CN105673280B (zh) * | 2016-03-15 | 2018-07-03 | 任一虎 | 一种燃料喷嘴 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19519191C2 (de) * | 1995-05-24 | 1997-04-10 | Siemens Ag | Einspritzventil |
DE19940558C2 (de) * | 1998-09-16 | 2003-11-20 | Siemens Ag | Vorrichtung zum Verzögern des Auslenkens der Düsennadel eines Kraftstoffeinspritzventils |
EP1555427B1 (de) * | 2004-01-13 | 2007-10-10 | Delphi Technologies, Inc. | Kraftstoffeinspritzventil |
DE102004037124A1 (de) * | 2004-07-30 | 2006-03-23 | Robert Bosch Gmbh | Common-Rail-Injektor |
EP1693561B1 (de) * | 2005-01-19 | 2008-03-05 | Delphi Technologies, Inc. | Kraftstoffeinspritzventil |
DE102005004738A1 (de) * | 2005-02-02 | 2006-08-10 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoffinjektor mit direkter Nadelsteuerung für eine Brennkraftmaschine |
-
2005
- 2005-08-03 DE DE102005036444A patent/DE102005036444A1/de not_active Withdrawn
-
2006
- 2006-06-06 US US11/997,791 patent/US20080223959A1/en not_active Abandoned
- 2006-06-06 EP EP06763522A patent/EP1913251A1/de not_active Withdrawn
- 2006-06-06 JP JP2008524457A patent/JP2009503351A/ja not_active Withdrawn
- 2006-06-06 CN CNA2006800281117A patent/CN101233312A/zh active Pending
- 2006-06-06 WO PCT/EP2006/062918 patent/WO2007014793A1/de active Application Filing
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
See references of WO2007014793A1 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20080223959A1 (en) | 2008-09-18 |
DE102005036444A1 (de) | 2007-02-08 |
JP2009503351A (ja) | 2009-01-29 |
WO2007014793A1 (de) | 2007-02-08 |
CN101233312A (zh) | 2008-07-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1636484B1 (de) | Einspritzdüse für brennkraftmaschinen | |
EP1771650B1 (de) | Kraftstoffinjektor mit zweistufigem übersetzer | |
EP1387940B1 (de) | Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen | |
EP1853813B1 (de) | Einspritzdüse | |
WO2009010348A1 (de) | Drossel an einer ventilnadel eines kraftstoffeinspritzventils für brennkraftmaschinen | |
DE10001099A1 (de) | Steuerventil für einen Injektor eines Kraftstoffeinspritzsystems für Brennkraftmaschinen mit Druckerhöhung im Steuerraum | |
EP1913251A1 (de) | Einspritzdüse | |
EP1126160B1 (de) | Einspritzventil für die Einspritzung von Kraftstoff in eine Verbrennungskraftmaschine | |
EP1929149A1 (de) | Einspritzdüse | |
DE102006026400A1 (de) | Kraftstoffinjektor mit Servounterstützung | |
DE10100390A1 (de) | Einspritzventil | |
WO2001079688A1 (de) | Kraftstoffeinspritzventil fur brennkraftmaschinen | |
EP1908953B1 (de) | Kraftstoffeinspritzanlage | |
WO2007107397A1 (de) | Kraftstoffeinspritzventile für brennkraftmaschinen | |
EP1703118B1 (de) | Einspritzdüse | |
EP1704322B1 (de) | Einspritzdüse | |
DE102006036782B4 (de) | Injektor | |
EP1210512B1 (de) | Injektor | |
EP1724462A2 (de) | Kraftstoffeinspritzdüse | |
DE102006022803A1 (de) | Einspritzdüse | |
DE10003252A1 (de) | Einspritzdüse | |
DE102005041667B4 (de) | Injektor mit direkter Nadelsteuerung | |
WO2005026525A1 (de) | Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen | |
EP1655479A1 (de) | Kraftstoffeinspritzeinrichtung | |
WO2005038230A1 (de) | Einspritzdüse für eine brennkraftmaschine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 20080303 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR |
|
17Q | First examination report despatched |
Effective date: 20090723 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
|
18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 20091203 |