EP2426348B1

EP2426348B1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: EP2426348B1
Application number: EP11174438.9A
Authority: EP
Inventors: Hans-Christoph Magel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2031-07-19
Also published as: DE102010040309A1; EP2426348A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen. Speziell betrifft die Erfindung einen Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.
Aus der DE 101 18 699 A1 ist eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen bekannt. Die bekannte Einspritzvorrichtung umfasst ein langgestrecktes Gehäuse mit einem geschlossenen Einspritzende. In dem Gehäuse verläuft in dessen Längsrichtung eine Ausnehmung. Diese ist mit einem Kraftstoffeinlass verbindbar. Am Einspritzende sind mindestens zwei axial voneinander beabstandete Austrittsöffnungen vorhanden. In der Ausnehmung sind mindestens zwei koaxiale und axial bewegliche Ventilelemente angeordnet, die mit Ventilsitzen im Bereich der Austrittsöffnungen zusammen arbeiten. Um die Einspritzvorrichtung möglichst einfach und klein bauen zu können, weisen die Ventilelemente eine Mitnehmerverbindung auf, wobei ein Ventilelement bei einer Bewegung nach einem bestimmten Weg an dem anderen Ventilelement axial in Anlage kommt und dieses mit bewegt.
Zur Einbringung von Brennstoff in direkt einspritzende Dieselmotoren ist es denkbar, dass ein Common-Rail-System eingesetzt wird, bei dem in vorteilhafter Weise ein Einspritzdruck an die momentane Last und Drehzahl angepasst werden kann. Solch ein Common-Rail-System kann hubgesteuerte Common-Rail-Injektoren umfassen, bei denen die jeweilige Düsennadel direkt von einem Piezoaktor gesteuert wird. Hierbei kann eine nach innen öffnende Düse mit Spritzlöchern vorgesehen sein, um eine gute Gemischaufbereitung im Motor zu erreichen. Der Piezoaktor des Injektors kann hierbei über einen hydraulischen Kopplerraum die Düsennadel aufziehen, um das Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine zu erzielen. Dadurch kann bei einem einfachen Injektoraufbau eine große Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit der Düsennadel erreicht werden. Allerdings besteht der Nachteil, dass durch die erforderlichen hohen Öffnungskräfte zum Öffnen der Düsennadel ein relativ großer Piezoaktor erforderlich ist. Dies wirkt sich auch ungünstig auf die Kosten und die Haltbarkeit des Piezoaktors aus.
Aus der US 5 979 803 B1 ist ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt, das eine bewegliche Düsennadel aufweist, die an ihrer den Einspritzöffnungen abgewandten Stirnseite eine Ausgleichskammer aufweist, um die hydraulischen Kräfte in Längsrichtung zu minimieren.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine Ansteuerung zum Einspritzen von Brennstoff über die Düsenöffnung in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine oder dergleichen verbessert ist. Speziell ist eine druckausgeglichene Ausgestaltung möglich, bei der nur relativ geringe Betätigungskräfte erforderlich sind.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Vorteilhaft ist es, dass eine Innennadel vorgesehen ist, die in der axialen Bohrung der Düsennadel geführt ist, dass die Innennadel mit dem Düsenkörper zu einem zweiten Dichtsitz zusammen wirkt, dass bei geöffnetem ersten Dichtsitz durch einen Brennstoffdruck eine hydraulische Betätigung der Innennadel zum Öffnen des zweiten Dichtsitzes ermöglicht ist, dass in dem Düsenkörper ein Brennstoffraum vorgesehen ist, in den unter hohem Druck stehender Brennstoff führbar ist, dass die Düsennadel zumindest abschnittsweise in dem Brennstoffraum angeordnet ist und dass bei geöffnetem ersten Dichtsitz und geöffnetem zweiten Dichtsitz ein Brennstofffluss von dem Brennstoffraum zu der Düsenöffnung ermöglicht ist. Beispielsweise kann die Düsennadel direkt betätigt werden, so dass der erste Dichtsitz geöffnet wird. Hierbei kann die Düsennadel gleichmäßig von dem unter hohem Druck stehenden Brennstoff beaufschlagt sein, so dass ein Druckausgleich besteht, der insbesondere zu einem Kraftausgleich entlang einer Achse der Düsennadel führt. Somit kann mit einer relativ geringen Aktorkraft die Betätigung der Düsennadel erzielt werden. Bei geöffnetem ersten Dichtsitz wirkt der hohe Druck des Brennstoffs dann in vorteilhafter Weise auf die Innennadel ein, so dass auch die Innennadel öffnet und somit der zweite Dichtsitz geöffnet wird.
Somit kann die Düsennadel direkt betätigt werden, wobei die Düsennadel druckausgeglichen ist und nur geringe Bewegungskräfte erfordert. Durch eine kleine Innennadel in der Düsennadel kann hierbei die zum Druckausgleich notwendige Führung von einem Rauchgasbereich an der Düsenöffnung abgetrennt werden, um eine Verkokung und eine zu starke Erwärmung der Führung durch die Rauchgase zu vermeiden. Die Innennadel öffnet hierbei durch den Einspritzdruck des Brennstoffs.
In vorteilhafter Weise ist der Aktor als Magnetaktor ausgebildet, wobei der Magnetaktor einen Anker aufweist, der mit der Düsennadel verbunden ist. Hierdurch kann ein im Vergleich zu einem Piezoaktor kostengünstiger und robuster Magnetaktor zum Betätigen der Düsennadel zum Einsatz kommen. Dies ist möglich, da zum Betätigen der Düsennadel relativ geringe Öffnungskräfte und ein relativ geringer Hub ausreichend sind.
Vorteilhaft ist es auch, dass eine Schließfeder vorgesehen ist, die in der axialen Bohrung der Düsennadel angeordnet ist, und dass die Schließfeder die Innennadel gegen den Düsenkörper beaufschlagt. Speziell kann das Schließen der Innennadel durch die Federkraft der Schließfeder erzielt werden. Hierbei wird zunächst der erste Dichtsitz zwischen der Düsennadel und dem Düsenkörper geschlossen, so dass der hohe Druck des Brennstoffs nicht mehr auf die Innennadel wirkt. Dadurch kommt es zum Schließen der Innennadel und somit des zweiten Dichtsitzes.
Vorteilhaft ist es, dass die Schließfeder in einem Teil der axialen Bohrung der Düsennadel angeordnet ist, dass der Druckausgleichsstift, der in der axialen Bohrung angeordnet ist, eine Rücklaufbohrung aufweist, dass die Schließfeder zumindest mittelbar an dem Druckausgleichsstift abgestützt ist und dass der Teil der axialen Bohrung, in der die Schließfeder angeordnet ist, über die Rücklaufbohrung des Druckausgleichsstifts mit einem Niederdruckrücklauf verbunden ist. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass ein Grundkörper vorgesehen ist, dass der Düsenkörper mit dem Grundkörper verbunden ist und dass der Grundkörper eine Stützfläche aufweist, an der sich der Druckausgleichsstift abstützt. Hierbei kann der Druckausgleichsstift in vorteilhafter Weise durch hydraulische Kräfte an den Grundkörper gedrückt werden und dadurch sicher abdichten. Dies gewährleistet eine stabile Lage des Druckausgleichsstiftes, wobei Toleranzen zwischen den Bauteilen ausgeglichen werden können.
Ferner ist es vorteilhaft, dass zwischen dem Druckausgleichsstift und der Stützfläche ein Niederdruckraum begrenzt ist, der mit dem Niederdruckrücklauf verbunden ist, und dass die Rücklaufbohrung des Druckausgleichsstifts in den Niederdruckraum mündet. Die dem Niederdruckraum zugewandte Seite des Druckausgleichsstiftes liegt hierdurch sicher auf dem Niederdruck. Dies gewährleistet eine stabile Lage des Druckausgleichsstiftes. Ferner gewährleistet dies eine zuverlässige Verbindung des Teils der axialen Bohrung, in dem die Schließfeder angeordnet ist, mit dem Niederdruckrücklauf.
Außerdem ist es vorteilhaft, dass eine Dichthülse vorgesehen ist, die den Druckausgleichsstift abschnittsweise umschließt, dass ein Federelement vorgesehen ist, das die Dichthülse gegen den Grundkörper beaufschlagt, und dass die Dichthülse den Niederdruckraum begrenzt. Hierdurch kann der Druckausgleichsstift durch die Dichthülse gegenüber dem hohen Druck des Brennstoffs abgedichtet sein. Hierdurch kann ein Toleranzausgleich zwischen den Bauteilen weiter verbessert werden.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der Teil der axialen Bohrung der Düsennadel, in dem die Schließfeder angeordnet ist, zumindest mittelbar mit dem Niederdruckrücklauf verbunden ist und dass die Innennadel zumindest eine Drosselbohrung aufweist, die einerseits in den Teil der axialen Bohrung der Düsennadel mündet und andererseits zwischen dem ersten Dichtsitz und dem zweiten Dichtsitz zu dem Düsenkörper hin geöffnet ist. Vorteilhaft ist es auch, dass zwischen der Innennadel und der axialen Bohrung der Düsennadel ein Drosselspalt ausgestaltet ist, der einerseits in den Teil der axialen Bohrung der Düsennadel führt und andererseits zu dem Düsenkörper zwischen dem ersten Dichtsitz und dem zweiten Dichtsitz führt. Hierdurch kann ein zuverlässiger Betrieb gewährleistet werden, falls beispielsweise Undichtigkeiten am ersten Dichtsitz zwischen der Düsennadel und dem Düsenkörper auftreten. Solche Undichtigkeiten können nämlich zu einem Druckaufbau zwischen den beiden Dichtsitzen führen und ein Öffnen der Innennadel bewirken, wodurch eine Leckage über die Düsenöffnung in einen Brennraum der Brennkraftmaschine oder dergleichen gelangt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Brennstoffeinspritzventil in einer schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 ein Brennstoffeinspritzventil in einer schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
Fig. 3 ein Brennstoffeinspritzventil in einer schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils 1 in einer schematischen Schnittdarstellung. Das Brennstoffeinspritzventil 1 kann insbesondere als Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dienen. Ein bevorzugter Einsatz des Brennstoffeinspritzventils 1 besteht für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einem Common-Rail 2, das als Druckspeicher dient und unter hohem Druck stehenden Dieselbrennstoff zu mehreren Brennstoffeinspritzventilen 1 führt. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein Gehäuse 3 mit einem Grundkörper 4 und einem Düsenkörper 5 auf. In dem Gehäuse 3 ist ein mehrteiliger Brennstoffraum 6 ausgestaltet. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist über eine Brennstoffleitung 7 mit dem Common-Rail 2 verbunden. Über die Brennstoffleitung 7 wird Brennstoff in einen in dem Grundkörper 4 ausgestalteten Brennstoffkanal 8 geführt, um den Brennstoff in einen Teil 9 des Brennstoffraums 6 zu führen.
Innerhalb des Gehäuses 3 ist eine Düsennadel 10 angeordnet, die entlang einer Achse 11 geführt ist. An der Düsennadel 10 ist zumindest eine Strömungsdurchführung 12 ausgestaltet, die den Teil 9 des Brennstoffraums 6 mit einem Teil 13 des Brennstoffraums 6 verbindet. Im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 befindet sich somit in den Teilen 9, 13 des Brennstoffraums 6 unter hohem Druck stehender Brennstoff.
Die Düsennadel 10 weist eine axiale Bohrung 15 auf, in der eine Innennadel 16 und ein Druckausgleichsstift 17 geführt sind. Ferner ist in der axialen Bohrung 15 eine Schließfeder 18 angeordnet, die die Innennadel 16 gegen eine an dem Düsenkörper 5 ausgestaltete Ventilsitzfläche 19 beaufschlagt. Hierbei ist ein mit dem Druckausgleichsstift 17 verbundenes Abstandselement 20 vorgesehen, das einen minimalen Abstand und somit eine Mindestlänge der Schließfeder 18 vorgibt.
Zwischen der Düsennadel 10 und der Ventilsitzfläche 19 des Düsenkörpers 5 ist ein erster Dichtsitz 21 gebildet. Außerdem ist zwischen der Innennadel 16 und der Ventilsitzfläche 19 des Düsenkörpers 15 ein zweiter Dichtsitz 22 gebildet. An einem Ende 23 des Düsenkörpers 5 ist zumindest eine Düsenöffnung 24 ausgestaltet. Zwischen der Düsenöffnung 24 und dem Teil 13 des Brennstoffraums 6 sind der erste Dichtsitz 21 und der zweite Dichtsitz 22 vorgesehen, so dass nur bei geöffnetem ersten Dichtsitz 21 und geöffnetem zweiten Dichtsitz 22 ein Brennstofffluss aus dem Brennstoffraum 6 zu der Düsenöffnung 24 und somit in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine oder dergleichen ermöglicht ist.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist einen Magnetaktor 30 auf, der einen Magneten 31 mit einer Magnetspule 32 und einen Anker 33 umfasst. Der Anker 33 ist mit der Düsennadel 10 verbunden. Die Magnetspule 32 des Magneten 31 ist über eine elektrische Leitung 34 mit einem Steuergerät oder dergleichen verbindbar. Durch Bestromen der Magnetspule 32 übt der Magnet 31 eine Magnetkraft auf den Anker 33 aus, so dass die Düsennadel 10 in einer Öffnungsrichtung 35 entlang der Achse 11 betätigt wird. Durch Betätigen der Düsennadel 10 wird der erste Dichtsitz 21 zwischen der Düsennadel 10 und der Ventilsitzfläche 19 geöffnet.
Die Schließfeder 18 ist in einem Teil 36 der axialen Bohrung 15 angeordnet, der mit einem Niederdruckrücklauf 37 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Druckausgleichsstift 17 eine Rücklaufbohrung 38 auf, die einerseits in den Teil 36 der axialen Bohrung 15 der Düsennadel 10 und andererseits in einen Niederdruckraum 39 mündet. Der Niederdruckraum 39 ist über einen durch den Grundkörper 4 führenden Rücklaufkanal 40 mit dem Niederdruckrücklauf 37 verbunden. Somit steht der Teil 36 der axialen Bohrung 15 der Düsennadel 10, in dem die Schließfeder 18 angeordnet ist, unter einem niedrigen Druck.
Bei geöffnetem ersten Dichtsitz 21 wirkt der hohe Druck des Brennstoffs bis zu dem zunächst noch geschlossenen zweiten Dichtsitz 22 auf die Innennadel 16 ein. Dieser Druck verursacht eine Kraft auf die Innennadel 16, die in der Öffnungsrichtung 35 wirkt. Da der Teil 36 der axialen Bohrung 15 unter Niederdruck steht, wirkt der in Öffnungsrichtung 35 wirkenden Kraft des Brennstoffs nur die Schließkraft der Schließfeder 18 entgegen. Die Schließfeder 18 und die Ausgestaltung der Innennadel 16 im Bereich des zweiten Dichtsitzes 22 sind so vorgegeben, dass die Öffnungskraft durch den Druck des Brennstoffs die Federkraft der Schließfeder 18 übersteigt, so dass die Innennadel 16 in der Öffnungsrichtung 35 betätigt wird. Somit wird nach dem Öffnen des ersten Dichtsitzes 21 auch ein Öffnen des zweiten Dichtsitzes 22 erreicht. Daher kann der unter hohem Druck stehende Brennstoff aus dem Brennstoffraum 6 über die geöffneten Dichtsitze 21, 22 zu der Düsenöffnung 24 gelangen, um ein Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine zu erzielen.
Zum Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1 wird die Magnetspule 32 stromlos geschaltet. Die Düsennadel 10 ist im geöffneten Zustand nahezu kraftausgeglichen. Daher kann das Schließen der Düsennadel 10 über eine Ventilfeder 41 erfolgen. Somit wird die Düsennadel 10 durch die Ventilfeder 41 entgegen der Öffnungsrichtung 35 verstellt, so dass der erste Dichtsitz 21 wieder geschlossen ist. Somit bricht auch der Druck des Brennstoffs, der auf die Innennadel 16 einwirkt, zusammen. Das bedeutet, dass auch die Innennadel 16 durch die Schließkraft der Schließfeder 18 entgegen der Öffnungsrichtung 35 verstellt wird, wodurch auch der zweite Dichtsitz 22 wieder geschlossen wird. Daher ist die Verbindung zwischen dem Brennstoffraum 6 und der Düsenöffnung 24 über die beiden Dichtsitze 21, 22 wieder getrennt und die Einspritzung beendet. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Innendurchmesser des Niederdruckraums 39 größer gewählt als der Außendurchmesser des Druckausgleichsstiftes 17. Auf Grund des hohen Druck des Brennstoffs im Brennstoffraum 6 wird somit der Druckausgleichsstift 17 gegen eine Stützfläche 42 des Grundkörpers 4 beaufschlagt. Somit wird der Druckausgleichsstift 17 durch hydraulische Kräfte an den Grundkörper 4 gepresst, wodurch eine sichere Abdichtung gebildet ist. Der Durchmesser des Druckausgleichsstiftes 17 ist gleich dem Führungsdurchmesser der Düsennadel 10, über den von dem Teil 36 der axialen Bohrung 15 aus Niederdruck anliegt. Somit ist eine stabile Lage des Druckausgleichsstiftes 17 und eine zuverlässige Verbindung des Niederdruckraums 39 mit dem Niederdruckrücklauf 37 gewährleistet.
Der Durchmesser des ersten Dichtsitzes 21 zwischen der Düsennadel 10 und der Ventilsitzfläche 19 weist vorzugsweise zumindest im Wesentlichen denselben Durchmesser auf wie die axiale Bohrung 15 der Düsennadel 10. Dadurch ist die Düsennadel 10 sowohl im geschlossenen als auch im geöffneten Zustand nahezu statisch kraftausgeglichen.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Niederdruckraum 39 einerseits von dem Grundkörper 4 und andererseits von dem Grundausgleichskörper 17 begrenzt. Ferner ist der Niederdruckraum 39 umfänglich durch einen ringförmigen Absatz 43 des Druckausgleichsstifts 17 begrenzt. Hierdurch ist ein gewisses Volumen des Niederdruckraums 39 vorgegeben. Je nach Ausgestaltung des Brennstoffeinspritzventils 1 kann der Niederdruckraum 39 allerdings auch entfallen.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Magnetaktor 30 in dem Teil 9 des Brennstoffraums 6 angeordnet, wodurch dieser im Betrieb von unter hohem Druck stehenden Brennstoff umgeben ist. Hierbei ist das Brennstoffeinspritzventil 1 in diesem Ausführungsbeispiel so ausgelegt, dass die Düsennadel 10 und die Innennadel 16 im unbestromten Zustand des Magnetaktors 30 geschlossen sind.
Durch eine kleine Innennadel 16 in der Düsennadel 10 kann die zum Druckausgleich notwendige Führung vom Rauchgasbereich an der Düsenöffnung 24 abgetrennt werden. Dadurch wird eine Verkokung und eine zu starke Erwärmung der Führung durch die Rauchgase vermieden. Die Innennadel 16 öffnet durch den Einspritzdruck und schließt über die Federkraft der Schließfeder 18.
Hierbei sind Störeinflüsse möglich. Problematisch sind dabei Undichtigkeiten am ersten Dichtsitz zwischen der Düsennadel 10 und der Ventilsitzfläche 19 des Düsenkörpers 5. Diese führen zu einem Druckaufbau zwischen den Dichtsitzen 21, 22 und zu einem gegebenenfalls teilweisen Öffnen der Innennadel 16, wodurch die auftretende Leckage über die Düsenöffnung 24 in den Brennraum gelangt. Dies ist unerwünscht, da sich dadurch beispielsweise die Motoremissionen verschlechtern.
Um ein Öffnen der Innennadel 16 beim Auftreten solch eines Störeinflusses zu vermeiden, kann eine Drosselwirkung zwischen dem Niederdruck und einer Stelle zwischen den beiden Dichtsitzen 21, 22 vorgesehen sein. Beispielsweise kann zwischen der axialen Bohrung 15 und der Innennadel 16 ein Drosselspalt vorgegeben sein, über den eine gedrosselte Verbindung der Stelle zwischen den beiden Dichtsitzen 21, 22 an der Ventilsitzfläche 19 und dem Teil 36 der axialen Bohrung 15 gebildet ist. Hierbei kann auch zumindest eine Nut oder dergleichen an der Innennadel 16 und/oder an der axialen Bohrung 15 im Bereich der Innennadel 16 ausgestaltet sein. Die Drosselfunktion ist dann innerhalb der Führung der Innennadel 16 realisiert, wodurch sich günstige Fertigungskosten ergeben.
Durch eine geeignete konstruktive Ausgestaltung wird vorzugsweise erzielt, dass die Drosselwirkung bei geöffneter Innennadel 16 maximal, das heißt die Verbindung gesperrt, ist. Damit wird eine Verlustmenge während der Einspritzung vermieden und der Injektorwirkungsgrad wird durch die Drosselwirkung nicht verschlechtert.
Eine weitere Möglichkeit, die Drosselwirkung zu erzielen, ist anhand der Fig. 3 beschrieben.
Fig. 2 zeigt ein Brennstoffeinspritzventil 1 in einer schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist in dem Brennstoffraum 6 eine Dichthülse 50 angeordnet, die den Druckausgleichsstift 17 abschnittsweise umschließt. Die Dichthülse 50 wird von der Ventilfeder 41 beaufschlagt. Hierbei presst die Ventilfeder 41 die Dichthülse 50 gegen die Stützfläche 42 des Grundkörpers 4. Hierbei wiest die Dichthülse 50 eine Dichtkante 51 auf, mit der die Dichthülse 50 an der Stützfläche 42 anliegt. Hierdurch ist der Niederdruckraum 39 zuverlässig gegenüber dem unter hohem Druck stehenden Brennstoff im Brennstoffraum 6 abgedichtet. Hierbei können Toleranzen zwischen den einzelnen Bauteilen gut ausgeglichen werden.
Es ist anzumerken, dass konstruktionsbedingt ein Durchmesser des ersten Dichtsitzes 21 größer ist als ein Durchmesser des zweiten Dichtsitzes 22. Der Öffnungshub der Innennadel 16 ist über den Anschlag, der durch das Abstandselement 20 vorgegeben ist, auf das notwendige Maß begrenzt, um eine exakte Schließbewegung zu erreichen. Der Hubanschlag durch das Abstandselement 20 stützt sich über den Druckausgleichsstift 17 am Grundkörper 5 des Gehäuses 3 ab.
Der Magnetaktor 30 zur Bewegung der Düsennadel 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel im Brennstoffraum 6 angeordnet und greift direkt an der Düsennadel 10 an. Zur Erzeugung der Öffnungskraft können eine oder mehrere Magnetaktoren 30 vorgesehen sein. Hierbei ist es auch möglich, dass Magnetaktoren vorgesehen sind, die schließende Kräfte erzeugen, um ein schnelleres Nadelschließen zu gewährleisten.
Die Düsennadel 10 ist im geöffneten Zustand nahezu kraftausgeglichen, so dass das Schließen über die Federkraft der Ventilfeder 41 erfolgen kann. Zur Erhöhung der Schließgeschwindigkeit kann die Schließkraft durch einen zusätzlichen Aktor unterstützt werden.
Die Magnetspule 32 weist einen geeigneten Aufbau zur Abdichtung gegenüber dem Umgebungsmedium, das heißt dem Brennstoff, auf, beispielsweise einen Verguss mit Epoxidharz. Die Kontaktierung der Magnetspule 32 erfolgt in geeigneter, hochdruckdichter Weise, beispielsweise über Glaseinschmelzungen. Der Brennstoff wird innerhalb des Brennstoffraums 6 an dem Magneten 31 mit der Magnetspule 32 vorbeigeführt.
Das Ende 23 des Düsenkörpers 5, an dem die Düsenöffnung 24 ausgestaltet ist, weist ein gewisses Schadvolumen zwischen der Düsennadel 10 und der Düsenöffnung 24 auf, das durch die Innennadel 16 allerdings nicht wesentlich erhöht wird.
Es ist anzumerken, dass ein Magnetaktor 30 ausreichen kann, um die Betätigung der Düsennadel 10 zu gewährleisten. Allerdings können auch andere Arten von Aktoren 30 zum Betätigen der Düsennadel 10 vorgesehen sein, insbesondere Piezoaktoren.
Fig. 3 zeigt ein Brennstoffeinspritzventil 1 in einer schematischen Darstellung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine weitere Möglichkeit dargestellt, um eine Drosselwirkung zwischen einer Stelle zwischen den beiden Dichtsitzen 21, 22 und dem Niederdruckrücklauf 37 zu erzielen. Hierdurch können Störeinflüsse, die Undichtigkeiten am ersten Dichtsitz 21 zwischen der Düsennadel 10 und der Ventilsitzfläche 19 des Düsenkörpers 5 verursachen, kompensiert werden. Eine auf Grund der Undichtigkeit am ersten Dichtsitz 21 zwischen dem ersten Dichtsitz 21 und dem zweiten Dichtsitz 22 gelangende Leckagemenge an Brennstoff kann über die
Drosselwirkung zu dem Niederdruckrücklauf 37 abgeführt werden, um eine Betätigung der Innennadel 16 zu verhindern. Damit wird vermieden, dass die Leckagemenge über die Düsenöffnung 24 in den Brennraum einer Brennkraftmaschine oder dergleichen gelangt. Eine in den Brennraum gelangende Leckagemenge kann insbesondere die Motoremissionen verschlechtern, was somit vermieden wird.
In diesem Ausführungsbeispiel weist die Innennadel 16 eine Bohrung 52 auf, die an der Achse 11 ausgerichtet ist. Ferner ist zumindest eine Bohrung 53 vorgesehen, die von der Bohrung 52 zu einer Stelle zwischen den Dichtsitzen 21, 22 führt. Die Bohrung 53 ist als Drosselbohrung 53 ausgestaltet, so dass diese eine Drossel 53 bildet. Die Bohrungen 52, 53 können aber auch in anderer Weise eine Drosselbohrung ausbilden. Die Drosselbohrung 53 gewährleistet eine gedrosselte Verbindung mit dem Teil 36 der axialen Bohrung 15 der Düsennadel 10. Hierdurch kann im geschlossenen Zustand des Brennstoffeinspritzventils 1 eine über den ersten Dichtsitz 21 gelangende Leckagemenge zuverlässig abgesondert werden. Außerdem besteht der Vorteil, dass durch die Drossel 53 der Restdruck beim Schließen der Düsennadel 10 schneller abgebaut wird. Dies führt zu einem verbesserten Schließverhalten der Innennadel 16. Dadurch kann die Funktion der druckausgeglichenen Düsennadel 10 sichergestellt werden und ein direkt gesteuertes Brennstoffeinspritzventil 1 mit einem kostengünstigen Aktor 30 realisiert werden.
Bei dieser Ausgestaltung besteht außerdem der Vorteil, dass im geöffneten Zustand der Innennadel 16 die Verbindung der Bohrung 52 mit dem Teil 36 der axialen Bohrung 15 gesperrt wird. Hierbei verschließt das Abstandselement 20 die Bohrung 52 im geöffneten Zustand der Innennadel 16, wenn die Innennadel 16 an das Abstandselement 20 anschlägt. Somit wird eine Verlustmenge während der Einspritzung vermieden und der Injektorwirkungsgrad wird durch die Drossel 53 nicht verschlechtert. Somit ergibt sich eine vorteilhafte Funktionsweise, bei der sowohl ein günstiges Einspritzverhalten als auch ein zuverlässiges Schließen und geschlossen Halten erzielt sind.
Je nach Ausgestaltung des Brennstoffeinspritzventils 1 kann zwischen den Dichtsitzen 21, 22 ein kleiner Zwischenraum 54 ausgestaltet sein. In diesem Fall mündet die Bohrung 53 in den Zwischenraum 54, während die Bohrung 52 in den Teil 36 der axialen Bohrung 15 mündet. Die Drosselbohrung 52, 53 mündet hierdurch einerseits in den Teil 36 und andererseits ist diese zwischen dem ersten Dichtsitz und dem zweiten Dichtsitz zu dem Düsenkörper 5 hin geöffnet.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims

Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen, mit einem Düsenkörper (5), der an einem Ende (23) zumindest eine Düsenöffnung (24) aufweist, einer Düsennadel (10), die zumindest mittelbar in dem Düsenkörper (5) geführt ist, einem Aktor (30), der zum Betätigen der Düsennadel (10) dient, und einem Druckausgleichsstift (17), der in einer axialen Bohrung (15) der Düsennadel (10) geführt ist, wobei die Düsennadel (10) mit dem Düsenkörper (5) zu einem ersten Dichtsitz (21) zusammen wirkt, wobei durch eine Betätigung der Düsennadel (10) mittels des Aktors (30) ein Öffnen des ersten Dichtsitzes (21) ermöglicht ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innennadel (16) vorgesehen ist, die in der axialen Bohrung (15) der Düsennadel (10) geführt ist, dass die Innennadel (16) mit dem Düsenkörper (5) zu einem zweiten Dichtsitz (22) zusammen wirkt, dass bei geöffnetem ersten Dichtsitz (21) durch einen Brennstoffdruck eine hydraulische Betätigung der Innennadel (16) zum Öffnen des zweiten Dichtsitzes (22) ermöglicht ist, dass in dem Düsenkörper (5) ein Brennstoffraum (6) vorgesehen ist, in den unter hohem Druck stehender Brennstoff führbar ist, dass die Düsennadel (10) zumindest abschnittsweise in dem Brennstoffraum (6) angeordnet ist, und dass bei geöffnetem ersten Dichtsitz (21) und geöffneten zweiten Dichtsitz (22) ein Brennstofffluss von dem Brennstoffraum (6) zu der Düsenöffnung (24) ermöglicht ist, und dass eine Schließfeder (18) vorgesehen ist, wobei die Schließfeder (18) die Innennadel (16) gegen den Düsenkörper (5) beaufschlagt, wobei die Schließfeder (18) in einem Teil (36) der axialen Bohrung (15) der Düsennadel (10) angeordnet ist, wobei der Druckausgleichsstift (17) eine Rücklaufbohrung (38) aufweist, wobei die Schließfeder (18) zumindest mittelbar an dem Druckausgleichsstift (17) abgestützt ist und wobei der Teil (36) der axialen Bohrung (15), in der die Schließfeder (18) angeordnet ist, über die Rücklaufbohrung (38) des Druckausgleichsstifts (17) mit einem Niederdruckrücklauf (37) verbunden ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schließfeder (18) in einem Teil (36) der axialen Bohrung (15) der Düsennadel (10) angeordnet ist, der zumindest mittelbar mit einem Niederdruckrücklauf (37) verbunden ist, und dass die Innennadel (16) zumindest eine Drosselbohrung (52, 53) aufweist, die einerseits in den Teil (36) der axialen Bohrung (15) der Düsennadel (10) mündet und andererseits zwischen dem ersten Dichtsitz (21) und dem zweiten Dichtsitz (22) zu dem Düsenkörper (5) hin geöffnet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der Innennadel (16) und der axialen Bohrung (15) der Düsennadel (10) ein Drosselspalt ausgestaltet ist, der einerseits in den Teil (36) der axialen Bohrung (15) der Düsennadel (10) führt und andererseits zu dem Düsenkörper (5) zwischen dem ersten Dichtsitz (21) und dem zweiten Dichtsitz (22) führt.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Aktor (30) als Magnetaktor (30) ausgebildet ist, dass der Magnetaktor (30) einen Anker (33) aufweist und dass der Anker (33) mit der Düsennadel (10) verbunden ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Grundkörper (4) vorgesehen ist, dass der Düsenkörper (5) mit dem Grundkörper (5) verbunden ist und dass der Grundkörper (4) eine Stützfläche (42) aufweist, an der sich der Druckausgleichsstift (17) abstützt.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Druckausgleichsstift (17) und der Stützfläche (42) ein Niederdruckraum (39) gebildet ist, der mit dem Niederdruckrücklauf (37) verbunden ist, und dass die Rücklaufbohrung (38) des Druckausgleichsstifts (17) in den Niederdruckraum (39) mündet.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Dichthülse (50) vorgesehen ist, die den Druckausgleichsstift (17) abschnittsweise umschließt, dass ein Federelement (41) vorgesehen ist, das die Dichthülse (50) gegen den Grundkörper (4) beaufschlagt, und dass die Dichthülse (50) den Niederdruckraum (39) begrenzt.