WO2009132879A2 - Kraftstoff-einspritzvorrichtung - Google Patents

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WO2009132879A2
WO2009132879A2 PCT/EP2009/052638 EP2009052638W WO2009132879A2 WO 2009132879 A2 WO2009132879 A2 WO 2009132879A2 EP 2009052638 W EP2009052638 W EP 2009052638W WO 2009132879 A2 WO2009132879 A2 WO 2009132879A2
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fuel injection
injection device
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combustion chamber
housing
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Inventor
Hans-Christoph Magel
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Robert Bosch Gmbh
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    • 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
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • F02M61/12—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type characterised by the provision of guiding or centring means for valve bodies
    • 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
    • F02M2200/28—Details of throttles in fuel-injection apparatus

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine with direct fuel injection, with a housing having a combustion chamber of the internal combustion engine facing the combustion chamber near the end and in which a valve element is guided to and fro, whose combustion chamber distal end guided in a guide piece is radially inwardly defining a control space and radially outwardly a guide annulus extending between the guide piece and the housing and communicating with a high pressure source, and having an internal storage volume in a valve annulus extending between the valve element and the housing.
  • German Offenlegungsschrift DE 10 2006 012 078 A1 discloses a fuel injection device with a housing which has a recess stepped in its longitudinal direction, from whose lower end fuel outlet channels emanate, which pass through the wall of a nozzle body.
  • German laid-open specification DE 197 55 057 A1 discloses a fuel injection nozzle with an Nem annular space is known in which a against the restoring force of a spring axially displaceable sleeve is arranged, which rests with a conical end face on an outer annular surface of a conical seat and provided in the at least two successive alsberichtbare by axial displacement of the valve needle openings with different opening cross-section are.
  • the object of the invention is to provide a fuel injection device according to the preamble of claim 1, which has a long service life and is simple and inexpensive to produce. In particular, even when using a relatively long valve element multiple injections are to be made possible with high accuracy.
  • the object is in a fuel injection device for an internal combustion engine with direct fuel injection, with a housing having a combustion chamber of the internal combustion engine facing the combustion chamber near end and in which a valve element is guided to and fro whose combustion chamber remote end is guided in a guide piece which defines radially inwardly a control space and radially outwardly a guide annulus extending between the guide piece and the housing and communicating with a high pressure source, and having an internal storage volume in a valve annulus extending between the valve member and the housing , solved by that between the guide ring space and the internal Storage volume in the valve annulus a closing throttle is provided.
  • a preferred embodiment of the fuel injection device is characterized in that in the guide piece at least one through hole is provided, which represents a closing throttle point over which the guide annulus is in communication with the valve annulus.
  • the passage hole is preferably designed as a bore which extends in the radial direction.
  • the terms axial and radial refer to the longitudinal axis of the valve element. Axial means in Rich ⁇ tion or parallel to the longitudinal axis. Radial means transverse to the longitudinal axis.
  • the through hole allows a throttle effect, which has low temperature influences.
  • the valve element preferably has a length of more than 100 millimeters.
  • the two annular spaces are arranged coaxially with the valve element.
  • the valve element may be made in one piece or comprise a plurality of parts which are mechanically interconnected.
  • valve annulus is separated by a sealing element of the guide annulus.
  • the sealing element may be designed as a sealing ring which is clamped between the combustion chamber near the end of the guide piece and the housing.
  • a further preferred exemplary embodiment of the fuel injection device is characterized in that the sealing element is arranged in radial direction. - A -
  • the guide piece has at least one recess radially inward in the mouth region of the through-hole.
  • the recess allows the passage of fuel from the mouth area of the through-hole into the valve annulus.
  • a further preferred exemplary embodiment of the fuel injection device is characterized in that the valve element has at its end remote from the combustion chamber a guide section through which the valve element is guided in the guide piece and from which a connecting section extends which has a smaller diameter than the guide section.
  • the guide section preferably extends beyond the mouth region of the through-hole, so that the passage of fuel from the mouth region of the through-hole into the valve annulus is made possible in a simple manner.
  • valve element is guided in the vicinity of its end close to the combustion chamber in the housing.
  • the guide can be made by a guide portion which is provided on the valve element, or by a guide sleeve.
  • valve element is centered or guided with its end close to the combustion chamber in a guide sleeve.
  • the valve element is preferably a nozzle needle. Accordingly, the combustion chamber near the end of the valve element is also referred to as a needle tip. In the embodiment with the guide sleeve for centering the needle tip, there is no cost-effective alternative possibility for realizing a closing throttle.
  • the above-mentioned object is in a fuel injection device for an internal combustion engine with direct fuel injection, with a housing having a combustion chamber of the internal combustion engine facing the combustion chamber near end and in which a valve element is guided to and fro, in particular in advance described fuel injection device, also achieved in that the valve element is only centered in the vicinity of its combustion chamber near end in the housing.
  • a valve seat is formed, in the vicinity of which the centering is provided. Through the seat-centering can be ensured without guiding the combustion chamber near the end of the valve element, a symmetrical spray pattern.
  • An additional guide sleeve can be omitted.
  • a further preferred embodiment of the fuel injection device is characterized in that the valve element in the vicinity of his Near the combustion chamber end has a centering collar, through which the combustion chamber near the end of the valve element is centered in the housing.
  • the centering collar may be provided with flats that allow the passage of fuel from the internal storage volume to the valve seat.
  • a further preferred embodiment of the fuel injector is characterized in that the centering collar has a thickness of we ⁇ niger than one millimeter. This thickness, ie the expansion of the centering collar in the axial direction, has proved to be particularly advantageous in the context of the present invention.
  • Another preferred embodiment of the fuel injection device is characterized in that the centering collar is designed radially outwardly convex.
  • the crowned design ensures linear contact between the centering collar and the housing.
  • the injector housing comprises an injector body and a nozzle body.
  • the injector body is also referred to as a holding body.
  • the nozzle body is preferably provided with a valve seat surface against which a valve seat edge abuts, so that no fuel reaches injection ports provided in the nozzle body. Through the injection holes of the fuel enters at least one combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the valve seat area which is connected to the valve Wegkante cooperates, is also referred to as a valve seat. Sitting close means in the vicinity of the valve seat or the valve seat edge or the valve seat surface.
  • the injector housing consists only of the injector body and the nozzle body.
  • a further preferred exemplary embodiment of the fuel injection device is characterized in that the valve element in the nozzle body has only a centering close to the seat and no further guidance.
  • a further preferred embodiment of the fuel injection device is characterized in that the valve element has a hinge portion which immediately follows the guide portion.
  • the valve element is made long according to another aspect of the invention. Long means that the length of the valve element is significantly larger than its diameter.
  • a nozzle needle is referred to, which protrudes far from the actual nozzle body and protrudes into a storage space in the injector to allow a favorable position of the solenoid valve (large space, easy contacting) on top of the injector. This results in conventional Dieselinjektoren a length of greater than 80 mm or a length to diameter ratio of 20 to 1.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a fuel injection device according to a first embodiment with a combustion chamber near guide section;
  • Figure 2 shows a similar embodiment as in Figure 1 in longitudinal section with a near-the combustion chamber near the guide sleeve and
  • Figure 3 shows a similar embodiment as in Figures 1 and 2 in longitudinal section with a combustion chamber near centering collar.
  • FIGS. 1 to 3 three fuel injection devices 1; 51; 61 each shown in longitudinal section.
  • the same or similar parts are provided with the same reference numerals. To avoid repetition, the common features of the various embodiments will be described below.
  • the fuel injection device 1; 51; 61 encloses a housing 2 with a combustion chamber near end 3, which projects into a combustion chamber of an internal combustion engine (not shown).
  • the housing 2 comprises a holding body 4 and a nozzle body 5, in which a valve element 8 is reciprocally accommodated.
  • the valve element 8 has a length of more than 100 millimeters and can be made in one piece as a nozzle needle. But the valve element 8 may also comprise a plurality of parts which are mechanically interconnected.
  • the Ventilele- ment 8 is a tip 9 with a sealing edge which sealingly against a sealing surface of the housing to at ⁇ able to form a valve seat. 11
  • the valve seat 11 is closed and thus a connection to spray holes 12, 13 is interrupted.
  • high-pressure fuel flows past the valve seat 11 to the spray holes 12, 13, from which the high-pressure fuel is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • a guide section 14 on the valve element 8 is madebil ⁇ det in the embodiment shown in Figure 1.
  • the guide portion 14 is provided with flats that allow the passage of fuel lent.
  • the combustion chamber-near guide portion 14 is integrally formed by a connecting portion 16 with a combustion chamber distant gleichsab- 18 connected, through which the valve element 8 is guided at its combustion chamber remote end in a guide piece 22.
  • the combustion chamber remote end face of the guide portion 18 of the valve element 8 is limited in the guide piece 22 a control chamber 20th
  • the guide piece 22 essentially has the shape of a straight, hollow circular cylinder jacket whose outside diameter is smaller than the inside diameter of the housing 2. At its end near the combustion chamber, the guide piece 22 is open. In the radial direction between the guide piece 22 and the holding body 4, a guide ring space 24 is formed which communicates via a high-pressure line 25 with an external high-pressure fuel source 26.
  • the guide annular space 24 merges with a valve annular space 28, which is formed in the radial direction between the valve element 8 and the holding body 4 or the nozzle body 5.
  • the valve annulus 28 represents an internal storage volume.
  • the valve annulus 28 is separated from the guide annulus 24 by a sealing element 30.
  • the sealing element 30 is formed by a sealing ring with a circular cross-section, which is clamped in the radial direction between the combustion chamber near the end of the guide piece 22 and the holding body 4.
  • the valve annulus 28 communicates via a through-hole 32 with the guide annulus 24 in connection.
  • the through-hole 32 extends radially inward from the guide annulus 24 in the radial direction in at least one recess 34, 35, which is a free space between the valve element 8 and the guide piece 22.
  • the recess 34, 35 may be a connecting ring space, which arises because the outer diameter of the connecting portion 16 is smaller than the inner diameter of the guide piece 22.
  • the recesses 34, 35 can also be longitudinal grooves which are formed on the valve element 8. It is essential that the recesses 34, 35 create a flow connection between the through hole 32 and the valve annulus 28.
  • the through-hole 32 is a closing throttle or closing throttle that ensures that the pressure in the valve chamber 28 is slightly less than the pressure in the guide annulus 24. As a result, a closing movement of the valve element 8 is ensured.
  • the guide ring space 24 communicates via an inlet throttle 36 with the control chamber 20 in connection.
  • high-pressure fuel passes from the guide annulus 24 into the control chamber 20.
  • the pressure in the control chamber 20 can be relieved by means of a switching valve 40 via a return line 42 into a low-pressure region to effect an opening movement of the valve element 8.
  • a collar 44 is formed on which a closing spring 45 engages, which is clamped between the collar 44 and the combustion chamber near end face of the guide piece 22.
  • tension of the closing spring 45 is the Ventilele- ment biased 8 in its closed position, in which the valve seat 11 is closed.
  • the pressure in the control chamber 20 decreases, so that the valve element 8 opens, wherein fuel is injected through the injection holes 12, 13 in the combustion chamber of the internal combustion engine. To end the injection closes the switching valve 40, whereby the pressure in the control chamber 20 increases again to system pressure.
  • System pressure refers to the high pressure provided by the high pressure fuel source 26.
  • the pressure increase in the control chamber 20 causes the valve element 8 closes.
  • a through-hole 32 representing a closing throttle it is ensured that the pressure in the valve-annular space 28 is slightly lower than the pressure in the control chamber 20.
  • a hydraulic closing force is generated and the closing speed of the valve element 8 is increased.
  • the combustion chamber near the end of the valve element 8 is guided with a guide portion 53 in a guide sleeve 54 which is held by a spring 55 in contact with the nozzle body 5.
  • the guide sleeve 54 is provided with radially extending through-holes, which allow the passage of high-pressure fuel.
  • a seat near centering of the relatively long valve member 8 is proposed directly in the nozzle body 5. Since a centering in contrast to a guide has only a small area with high-precision game, it is much easier to manufacture and measure. The centering also provides the advantage that it can also be made very close to the seat and thus deep in the nozzle body.
  • a centering collar 64 is formed on the tip 9 of the valve element 8, which bears against the nozzle body 5.
  • the centering collar 64 may have a spherical shape on the outside. For centering a close game is sufficient at an axial point.
  • the valve seat 11 of the valve element 8 can be aligned exactly in the nozzle body 5.
  • the centering collar 64 since only a very short area, which may be less than a millimeter, is required with a highly accurate game, can be placed very close to the seat.
  • flow connections in the form of flats are provided, which allow the passage of fuel.
  • the centering collar 64 is mechanically connected via a connecting section 66 to a joint section 68, which has a smaller diameter and thus also a lower lateral bending stiffness than the connecting section 66. Due to the greatly reduced diameter in the articulated 68, strains and angular errors of the valve element 8 can be kept low by deflection as a result of manufacturing inaccuracies.
  • the hinge portion 68 directly to the combustion-chamber-remote guide section follows 18. Due to the reduction in diameter in the joint portion 68 is provided a clearance 70 beyond that allows the passage of fuel from the passage ⁇ hole 32 in the valve annulus 28th
  • the injector housing 2 comprises the holding body 4, which is also referred to as injector body 4, and the nozzle body 5.
  • the valve element 8 has, according to an essential aspect of the invention, only a seat-centering by the centering collar 64 and no further guidance in the injector 2. Particularly advantageous this is in connection with the joint portion 68 in the valve element 8, which follows UNMIT ⁇ telbar on the guide portion 18 with which the valve element 8 is guided with its combustion-chamber-remote end of the guide piece in the 22nd Especially before ⁇ part way it is is that extends through the injector body 4 formed in the internal storage volume through and guided with its combustion-chamber-remote end only with the guide portion 18 in the guide piece 22 in a long valve member 8.
  • the closing throttle can, as shown, be formed in the Füh ⁇ extension piece 22, or at centering 64th

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, mit einem Gehäuse (2), das ein einem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandtes brennraumnahes Ende (3) aufweist und in welchem ein Ventilelement (8) hin und her bewegbar geführt ist, dessen brennraumfernes Ende in einem Führungsstück (22) geführt ist, das radial innen einen Steuerraum (20) und radial außen einen Führungsringraum (24) begrenzt, der sich zwischen dem Führungsstück (22) und dem Gehäuse (2) erstreckt und mit einer Hochdruckquelle (26) in Verbindung steht, und mit einem internen Speichervolumen in einem Ventilringraum (28), der sich zwischen dem Ventilelement (8) und dem Gehäuse (2) erstreckt. Um eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zu schaffen, die eine hohe Lebensdauer aufweist sowie einfach und kostengünstig herstellbar ist, ist zwischen dem Führungsringraum (24) und dem internen Speichervolumen in dem Ventilringraum (28) eine Schließdrossel vorgesehen.

Description

Beschreibung
Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritz- Vorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, mit einem Gehäuse, das ein einem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandtes brennraumnahes Ende aufweist und in welchem ein Ventilelement hin und her bewegbar geführt ist, dessen brennraumfernes Ende in einem Führungsstück geführt ist, das radial innen einen Steuerraum und radial außen einen Führungsringraum begrenzt, der sich zwischen dem Führungsstück und dem Gehäuse erstreckt und mit einer Hochdruckquelle in Verbindung steht, und mit einem internen Speichervolumen in einem Ventilringraum, der sich zwischen dem Ventilelement und dem Gehäuse erstreckt.
Stand der Technik
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2006 012 078 Al ist eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung mit einem Gehäuse bekannt, das eine in seiner Längsrichtung gestufte Ausnehmung aufweist, von de- ren unterem Ende Kraftstoff-Austrittskanäle ausgehen, welche die Wand eines Düsenkörpers durchsetzen. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 55 057 Al ist eine Kraftstoffeinspritzdüse mit ei- nem Ringraum bekannt, in welchem eine entgegen der Rückstellkraft einer Feder axial verschiebliche Hülse angeordnet ist, die mit einer konisch ausgebildeten Stirnseite an einer äußeren Ringfläche ei- ner konischen Sitzfläche anliegt und in der wenigstens zwei durch Axialverschiebung der Ventilnadel nacheinander aufsteuerbare Öffnungen mit unterschiedlichem Öffnungsquerschnitt vorgesehen sind.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoff- Einspritzvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die eine hohe Lebensdauer aufweist sowie einfach und kostengünstig herstellbar ist. Insbesondere sollen auch beim Einsatz eines relativ langen Ventilelements Mehrfacheinspritzungen mit hoher Genauigkeit ermöglicht werden.
Die Aufgabe ist bei einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, mit einem Gehäuse, das ein einem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandtes brennraumnahes Ende aufweist und in welchem ein Ventilelement hin und her bewegbar geführt ist, dessen brennraumfernes Ende in einem Führungsstück geführt ist, das radial innen einen Steuerraum und radial außen einen Führungsringraum begrenzt, der sich zwischen dem Führungsstück und dem Gehäuse er- streckt und mit einer Hochdruckquelle in Verbindung steht, und mit einem internen Speichervolumen in einem Ventilringraum, der sich zwischen dem Ventilelement und dem Gehäuse erstreckt, dadurch gelöst, dass zwischen dem Führungsringraum und dem internen Speichervolumen in dem Ventilringraum eine Schließdrossel vorgesehen ist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Führungsstück mindestens ein Durchgangsloch vorgesehen ist, das eine Schließdrosselstelle darstellt, über die der Führungsringraum mit dem Ventilringraum in Verbindung steht. Das Durch- gangsloch ist vorzugsweise als Bohrung ausgeführt, die sich in radialer Richtung erstreckt. Die Begriffe axial und radial beziehen sich auf die Längsachse des Ventilelements. Axial bedeutet in Rich¬ tung oder parallel zur Längsachse. Radial bedeutet quer zur Längsachse. Das Durchgangsloch ermöglicht eine Drosselwirkung, die geringe Temperatureinflüsse aufweist. Das Ventilelement weist vorzugsweise eine Länge von mehr als 100 Millimeter auf. Die beiden Ringräume sind koaxial zu dem Ventilelement angeordnet. Das Ventilelement kann einteilig ausgeführt sein oder mehrere Teile umfassen, die mechanisch miteinander verbunden sind.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilringraum durch ein Dichtelement von dem Führungsringraum getrennt ist. Das Dichtelement kann als Dichtring ausgeführt sein, der zwischen dem brennraumnahen Ende des Führungs- Stücks und dem Gehäuse eingespannt ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement in radialer Rieh- - A -
tung zwischen dem brennraumnahen Ende des Führungsstücks und dem Gehäuse angeordnet ist. In axialer Richtung ist das Dichtelement zwischen dem Durchgangsloch und dem Ventilringraum angeordnet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsstück radial innen im Mündungsbereich des Durchgangslochs mindestens eine Aussparung aufweist. Die Aussparung ermöglicht den Durchtritt von Kraftstoff vom Mündungsbereich des Durchgangslochs in den Ventilringraum.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement an seinem brenn- raumfernen Ende einen Führungsabschnitt aufweist, durch den das Ventilelement in dem Führungsstück geführt ist und von dem ein Verbindungsabschnitt ausgeht, der einen kleineren Durchmesser als der Führungsabschnitt aufweist. Der Führungsabschnitt erstreckt sich vorzugsweise über den Mündungsbereich des Durchgangslochs hinaus, so dass auf einfache Art und Weise der Durchtritt von Kraftstoff vom Mündungsbereich des Durchgangslochs in den Ventilringraum ermöglicht wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist dadurch gekenn- zeichnet, dass das Ventilelement in der Nähe seines brennraumnahen Endes in dem Gehäuse geführt ist. Die Führung kann durch einen Führungsabschnitt, der an dem Ventilelement vorgesehen ist, oder durch eine Führungshülse erfolgen. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement mit seinem brenn- raumnahen Ende in einer Führungshülse zentriert be- ziehungsweise geführt ist. Bei dem Ventilelement handelt es sich vorzugsweise um eine Düsennadel. Demzufolge wird das brennraumnahe Ende des Ventilelements auch als Nadelspitze bezeichnet. Bei dem Ausführungsbeispiel mit der Führungshülse zur Zent- rierung der Nadelspitze besteht keine kostengünstige alternative Möglichkeit, um eine Schließdrossel zu realisieren.
Die oben angegebene Aufgabe ist bei einer Kraft- stoff-Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, mit einem Gehäuse, das ein einem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandtes brennraumnahes Ende aufweist und in welchem ein Ventilelement hin und her bewegbar geführt ist, insbesondere bei einer vorab beschriebenen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, auch dadurch gelöst, dass das Ventilelement in der Nähe seines brennraumnahen Endes in dem Gehäuse nur zentriert ist. An dem brennraumnahen Ende des Ventilelements ist ein Ventilsitz ausgebildet, in dessen Nähe die Zentrierung vorgesehen ist. Durch die sitznahe Zentrierung kann ohne Führung des brennraumnahen Endes des Ventilelements ein symmetrisches Spritzbild sichergestellt werden. Eine zusätzliche Füh- rungshülse kann entfallen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement in der Nähe seines brennraumnahen Endes einen Zentrierbund aufweist, durch den das brennraumnahe Ende des Ventilelements in dem Gehäuse zentriert ist. Der Zentrierbund kann mit Abflachungen versehen sein, die den Durchtritt von Kraftstoff aus dem internen Speichervolumen zum Ventilsitz ermöglichen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist dadurch gekenn- zeichnet, dass der Zentrierbund eine Dicke von we¬ niger als ein Millimeter aufweist. Diese Dicke, also die Ausdehnung des Zentrierbunds in axialer Richtung, hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierbund radial außen ballig ausgeführt ist. Durch die ballige Ausführung wird ein linienförmiger Kontakt zwischen Zentrierbund und Gehäuse sichergestellt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist dadurch gekenn- zeichnet, dass das Injektorgehäuse einen Injektorkörper und einen Düsenkörper umfasst. Der Injektorkörper wird auch als Haltekörper bezeichnet. Der Düsenkörper ist vorzugsweise mit einer Ventilsitzfläche ausgestattet, an der eine Ventilsitzkante zur Anlage kommt, damit kein Kraftstoff zu Spritzlöchern gelangt, die in dem Düsenkörper vorgesehen sind. Durch die Spritzlöcher gelangt der Kraftstoff in mindestens einen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Die Ventilsitzfläche, die mit der Ventil- sitzkante zusammenwirkt, wird auch als Ventilsitz bezeichnet. Sitznah bedeutet in der Nähe des Ventilsitzes beziehungsweise der Ventilsitzkante beziehungsweise der Ventilsitzfläche. Vorzugsweise besteht das Injektorgehäuse nur aus dem Injektorkörper und dem Düsenkörper.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist dadurch gekenn- zeichnet, dass das Ventilelement im Düsenkörper nur eine sitznahe Zentrierung und keine weitere Führung aufweist .
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement einen Gelenkabschnitt aufweist, der unmittelbar dem Führungsabschnitt folgt. Das Ventilelement ist gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung lang ausgeführt. Lang bedeutet, dass die Länge des Ventilelements deutlich größer als sein Durchmesser ist. Als Ventilelement wird eine Düsennadel bezeichnet, die weit aus dem eigentlichen Düsenkörper herausragt und in einen Speicherraum im Injektorkörper hineinragt, um eine günstige Lage des Magnetventils (großer Bauraum, einfache Kontaktierung) oben am Injektor zu ermöglichen. Dabei ergibt sich bei üblichen Dieselinjektoren eine Länge von größer als 80 mm oder ein Verhältnis Länge zu Durchmesser von 20 zu 1.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeich- nung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Kraftstoff- Einspritzvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem brennraum- nahen Führungsabschnitt;
Figur 2 ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in Figur 1 im Längsschnitt mit einer brenn- raumnahen Führungshülse und
Figur 3 ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in den Figuren 1 und 2 im Längsschnitt mit einem brennraumnahen Zentrierbund.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Figuren 1 bis 3 sind drei Kraftstoff- Einspritzvorrichtungen 1; 51; 61 jeweils im Längs- schnitt dargestellt. Gleiche oder ähnliche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Um Wiederholungen zu vermeiden, werden im Folgenden die gemeinsamen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschrieben.
Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 1; 51; 61 um- fasst ein Gehäuse 2 mit einem brennraumnahen Ende 3, das in einen Brennraum einer (nicht dargestellten) Brennkraftmaschine ragt. Das Gehäuse 2 umfasst einen Haltekörper 4 und einen Düsenkörper 5, in denen ein Ventilelement 8 hin und her bewegbar aufgenommen ist. Das Ventilelement 8 hat eine Länge von mehr als 100 Millimeter und kann einteilig als Du- sennadel ausgeführt sein. Das Ventilelement 8 kann aber auch mehrere Teile umfassen, die mechanisch miteinander verbunden sind.
An seinem brennraumnahen Ende weist das Ventilele- ment 8 eine Spitze 9 mit einer Dichtkante auf, die dichtend an einer Dichtfläche des Gehäuses zur An¬ lage kommt, um einen Ventilsitz 11 zu bilden. Wenn die Dichtkante an der Spitze 9 des Ventilelements 8 an der zugehörigen Dichtfläche anliegt, dann ist der Ventilsitz 11 geschlossen und somit eine Verbindung zu Spritzlöchern 12, 13 unterbrochen. Wenn die Spitze 9 mit ihrer Dichtkante von der zugehörigen Dichtfläche an dem Düsenkörper 5 abhebt, dann strömt mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff an dem Ventilsitz 11 vorbei zu den Spritzlöchern 12, 13, aus denen der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
In der Nähe des Ventilsitzes 11 ist bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Führungsabschnitt 14 an dem Ventilelement 8 ausgebil¬ det. Der Führungsabschnitt 14 ist mit Abflachungen versehen, die den Durchtritt von Kraftstoff ermög- liehen. Durch den Führungsabschnitt 14 ist das Ventilelement 8 an seinem brennraumnahen Ende in dem Düsenkörper 5 geführt. Der brennraumnahe Führungsabschnitt 14 ist durch einen Verbindungsabschnitt 16 einstückig mit einem brennraumfernen Führungsab- schnitt 18 verbunden, durch den das Ventilelement 8 an seinem brennraumfernen Ende in einem Führungsstück 22 geführt ist. Die brennraumferne Stirnseite des Führungsabschnitts 18 des Ventilelements 8 be- grenzt in dem Führungsstück 22 einen Steuerraum 20.
Das Führungsstück 22 hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden, hohlen Kreiszylindermantels, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurch- messer des Gehäuses 2 ist. An seinem brennraumnahen Ende ist das Führungsstück 22 offen. In radialer Richtung zwischen dem Führungsstück 22 und dem Haltekörper 4 ist ein Führungsringraum 24 ausgebildet, der über eine Hochdruckleitung 25 mit einer exter- nen Kraftstoff-Hochdruckquelle 26 in Verbindung steht .
Zum Brennraum hin geht der Führungsringraum 24 einen Ventilringraum 28 über, der in radialer Rich- tung zwischen dem Ventilelement 8 und dem Haltekörper 4 beziehungsweise dem Düsenkörper 5 ausgebildet ist. Der Ventilringraum 28 stellt ein internes Speichervolumen dar. Durch ein Dichtelement 30 ist der Ventilringraum 28 von dem Führungsringraum 24 getrennt. Das Dichtelement 30 wird von einem Dichtring mit einem kreisförmigen Querschnitt gebildet, der in radialer Richtung zwischen dem brennraumnahen Ende des Führungsstücks 22 und dem Haltekörper 4 eingespannt ist.
Der Ventilringraum 28 steht über ein Durchgangsloch 32 mit dem Führungsringraum 24 in Verbindung. Das Durchgangsloch 32 erstreckt sich in radialer Richtung von dem Führungsringraum 24 radial nach innen in mindestens eine Aussparung 34, 35 hinein, die einen Freiraum zwischen dem Ventilelement 8 und dem Führungsstück 22 darstellt. Bei der Aussparung 34, 35 kann sich um einen Verbindungsringraum handeln, der dadurch entsteht, dass der Außendurchmesser des Verbindungsabschnitts 16 kleiner als der Innendurchmesser des Führungsstücks 22 ist. Bei den Aussparungen 34, 35 kann es sich aber auch um Längsnuten handeln, die an dem Ventilelement 8 ausgebildet sind. Wesentlich ist, dass die Aussparungen 34, 35 eine Strömungsverbindung zwischen dem Durchgangsloch 32 und dem Ventilringraum 28 schaffen.
Das Durchgangsloch 32 stellt eine Schließdrossel oder Schließdrosselstelle dar, die sicherstellt, dass der Druck in dem Ventilraum 28 etwas geringer als der Druck in dem Führungsringraum 24 ist. Dadurch wird eine Schließbewegung des Ventilelements 8 sichergestellt.
Der Führungsringraum 24 steht über eine Zulaufdrossel 36 mit dem Steuerraum 20 in Verbindung. Dadurch gelangt mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff aus dem Führungsringraum 24 in den Steuerraum 20. Der Druck in dem Steuerraum 20 kann mit Hilfe eines Schaltventils 40 über eine Rücklaufleitung 42 in einen Niederdruckbereich entlastet werden, um eine Öffnungsbewegung des Ventilelements 8 zu bewirken. An dem Ventilelement 8 ist ein Bund 44 ausgebildet, an dem eine Schließfeder 45 angreift, die zwischen dem Bund 44 und der brennraumnahen Stirnseite des Führungsstücks 22 eingespannt ist. Durch eine Vor¬ spannkraft der Schließfeder 45 wird das Ventilele- ment 8 in seine Schließstellung vorgespannt, in welcher der Ventilsitz 11 geschlossen ist.
Bei einer Ansteuerung des am brennraumfernen Ende des Gehäuses 2 angeordneten Schaltventils 40 sinkt der Druck im Steuerraum 20 ab, so dass das Ventilelement 8 öffnet, wobei Kraftstoff durch die Spritzlöcher 12, 13 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Zum Beenden der Einspritzung schließt das Schaltventil 40, wodurch der Druck im Steuerraum 20 wieder auf Systemdruck ansteigt .
Als Systemdruck wird der Hochdruck bezeichnet, der durch die Kraftstoff-Hochdruckquelle 26 bereitgestellt wird. Der Druckanstieg in dem Steuerraum 20 bewirkt, dass das Ventilelement 8 schließt. Durch das eine Schließdrossel darstellende Durchgangsloch 32 wird sichergestellt, dass der Druck in dem Ven- tilringraum 28 etwas geringer als der Druck in dem Steuerraum 20 ist. Dadurch wird eine hydraulische Schließkraft erzeugt und die Schließgeschwindigkeit des Ventilelements 8 erhöht.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das brennraumnahe Ende des Ventilelements 8 mit einem Führungsabschnitt 53 in einer Führungshülse 54 geführt, die durch eine Feder 55 in Anlage an dem Düsenkörper 5 gehalten wird. Die Führungs- hülse 54 ist mit radial verlaufenden Durchgangslöchern versehen, die den Durchtritt von mit Hochdruck beaufschlagtem Kraftstoff ermöglichen. Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine sitznahe Zentrierung des relativ langen Ventilelements 8 direkt in dem Düsenkörper 5 vorgeschlagen. Da eine Zentrierung im Gegensatz zu einer Führung nur einen Bereich geringer Länge mit hochgenauem Spiel aufweist, ist sie deutlich einfacher zu fertigen und zu messen. Die Zentrierung liefert darüber hinaus den Vorteil, dass sie auch sehr sitznah und damit tief im Düsenkörper herge- stellt werden kann. In der Nähe des Ventilsitzes 11 ist an der Spitze 9 des Ventilelements 8 ein Zentrierbund 64 ausgebildet, der an dem Düsenkörper 5 anliegt .
Um einen möglichst guten Winkelausgleich zu ermöglichen, kann der Zentrierbund 64 außen eine ballige Form aufweisen. Zur Zentrierung genügt ein enges Spiel an einer axialen Stelle. Durch den Zentrierbund 64 kann der Ventilsitz 11 des Ventilelements 8 exakt in dem Düsenkörper 5 ausgerichtet werden. Der Zentrierbund 64 kann, da nur ein sehr kurzer Bereich, der kleiner als ein Millimeter sein kann, mit einem hochgenauen Spiel erforderlich ist, sehr sitznah platziert werden. An dem Zentrierbund 64 sind Strömungsverbindungen in Form von Abflachungen vorgesehen, die den Durchtritt von Kraftstoff ermöglichen.
Der Zentrierbund 64 ist über einen Verbindungsab- schnitt 66 mechanisch mit einem Gelenkabschnitt 68 verbunden, der einen geringeren Durchmesser und somit auch eine geringere seitliche Biegesteifigkeit als der Verbindungsabschnitt 66 aufweist. Durch den stark reduzierten Durchmesser in dem Gelenkab- schnitt 68 können Verspannungen und Winkelfehler des Ventilelements 8 durch eine Auslenkung in Folge von Fertigungsungenauigkeiten gering gehalten werden. Auf den Gelenkabschnitt 68 folgt unmittelbar der brennraumferne Führungsabschnitt 18. Durch die Durchmesserreduzierung in dem Gelenkabschnitt 68 wird darüber hinaus ein Freiraum 70 geschaffen, der den Durchtritt von Kraftstoff von dem Durchgangs¬ loch 32 in den Ventilringraum 28 ermöglicht.
Das Injektorgehäuse 2 umfasst den Haltekörper 4, der auch als Injektorkörper 4 bezeichnet wird, und den Düsenkörper 5. Das Ventilelement 8 hat gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung nur eine sitznahe Zentrierung durch den Zentrierbund 64 und keine weitere Führung in dem Injektorgehäuse 2. Besonders vorteilhaft ist dies in Verbindung mit dem Gelenkabschnitt 68 im Ventilelement 8, der unmit¬ telbar auf den Führungsabschnitt 18 folgt, mit dem das Ventilelement 8 mit seinem brennraumfernen Ende in dem Führungsstück 22 geführt ist. Besonders vor¬ teilhaft ist dies bei einem langen Ventilelement 8, das sich durch das im Injektorkörper 4 ausgebildete interne Speichervolumen hindurch erstreckt und mit seinem brennraumfernen Ende nur mit dem Führungsabschnitt 18 in dem Führungsstück 22 geführt ist. Die Schließdrossel kann dabei, wie gezeigt, in dem Füh¬ rungsstück 22 oder am Zentrierbund 64 ausgebildet sein .

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, mit einem Gehäuse (2), das ein einem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandtes brennraumnahes Ende (3) aufweist und in welchem ein Ventilelement (8) hin und her bewegbar geführt ist, dessen brennraum- fernes Ende in einem Führungsstück (22) geführt ist, das radial innen einen Steuerraum (20) und ra- dial außen einen Führungsringraum (24) begrenzt, der sich zwischen dem Führungsstück (22) und dem Gehäuse (2) erstreckt und mit einer Hochdruckquelle (26) in Verbindung steht, und mit einem internen Speichervolumen in einem Ventilringraum (28), der sich zwischen dem Ventilelement (8) und dem Gehäuse (2) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Führungsringraum (24) und dem internen Speichervolumen in dem Ventilringraum (28) eine Schließdrossel vorgesehen ist.
2. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Führungsstück
(22) mindestens ein Durchgangsloch (32) vorgesehen ist, das eine Schließdrosselstelle darstellt, über die der Führungsringraum (24) mit dem Ventilringraum (28) in Verbindung steht.
3. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilringraum (28) durch ein Dichtelement (30) von dem Führungsringraum (24) getrennt ist.
4. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (30) in radialer Richtung zwischen dem brennraumnahen Endes des Führungsstücks (22) und dem Gehäuse (2) angeordnet ist.
5. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsstück (22) radial innen im Mündungsbereich des Durchgangslochs (32) mindestens eine Aussparung (34,35) aufweist.
6. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (8) an seinem brennraumfer- nen Ende einen Führungsabschnitt (18) aufweist, durch den das Ventilelement (8) in dem Führungsstück (22) geführt ist und von dem ein Verbindungsabschnitt (16) ausgeht, der einen kleineren Durchmesser als der Führungsabschnitt (18) aufweist.
7. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (8) in der Nähe seines brennraumnahen Endes in dem Gehäuse (2) geführt ist.
8. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (8) mit seinem brennraumna- hen Ende in einer Führungshülse (54) zentriert beziehungsweise geführt ist.
9. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für eine Brenn- kraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, mit einem Gehäuse (2), das ein einem Brennraum der
Brennkraftmaschine zugewandtes brennraumnahes Ende
(3) aufweist und in welchem ein Ventilelement (8) hin und her bewegbar geführt ist, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (8) in der Nähe seines brennraumnahen Endes in dem Gehäuse (2) nur zentriert ist.
10. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch
9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (8) in der Nähe seines brennraumnahen Endes einen Zentrierbund (64) aufweist, durch den das brenn- raumnahe Ende des Ventilelements (8) in dem Gehäuse (2) zentriert ist.
11. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch
10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierbund (64) eine Dicke von weniger als ein Millimeter auf- weist.
12. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierbund (64) radial außen ballig ausgeführt ist.
13. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Injektorgehäuse (2) einen Injektorkörper
(4) und einen Düsenkörper (5) umfasst.
14. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (8) im Düsenkörper (5) nur eine sitznahe Zentrierung und keine weitere Führung aufweist.
15. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (8) einen Gelenkabschnitt (68) aufweist, der unmittelbar dem Führungsabschnitt (19) folgt.
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