EP2960487A1 - Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen - Google Patents

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EP2960487A1
EP2960487A1 EP15166910.8A EP15166910A EP2960487A1 EP 2960487 A1 EP2960487 A1 EP 2960487A1 EP 15166910 A EP15166910 A EP 15166910A EP 2960487 A1 EP2960487 A1 EP 2960487A1
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EP
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spring
nozzle
nozzle needle
sleeve
injection valve
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EP15166910.8A
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Frank Ulrich Rueckert
Hans-Christoph Magel
Lars Ulrich
Andreas Ohm
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02M2547/001—Control chambers formed by movable sleeves

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve, as it is used in particular for fuel injection in combustion chambers of high-speed, self-igniting internal combustion engines.
  • Fuel injection valves which finely atomize fuel under high pressure and thus introduce the fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine are known in the art.
  • a nozzle needle is arranged longitudinally movable within a nozzle body, the one or more injection openings due to their longitudinal movement and heading.
  • the longitudinal movement of the compressed and located within the nozzle fuel is metered through the injection openings, wherein the amount and timing of the injection are controlled by the longitudinal movement of the nozzle needle.
  • the nozzle needle is spring-loaded in the closing direction, as for example from the published patent application DE 100 24 703 A1 is known.
  • the closing spring surrounds the nozzle needle and is supported with the end facing away from the injection openings on a sleeve which surrounds the end of the nozzle needle remote from the combustion chamber and thereby delimits a control chamber.
  • the actual closing force on the nozzle needle is exerted by the fuel pressure within this control chamber, the pressure of which can be regulated by means of a control valve.
  • the spring force of the closing spring which surrounds the nozzle needle, influences the opening and closing behavior of the nozzle needle, even if the closing spring applies only a part of the forces influencing the nozzle needle.
  • the force of the nozzle spring must therefore be large enough to safely press the sleeve against this component, usually the throttle plate, thereby achieving a reliable seal, for which a greater force is necessary.
  • the nozzle spring exerts a closing force on the nozzle needle, which presses them against the nozzle seat.
  • This spring force must be known so that the nozzle can be properly designed and works in the desired manner, but here only a small closing force is required and desired to be able to move the nozzle needle from its closed position without delay.
  • the spring constant and the bias of the nozzle spring are thus a compromise to optimally fulfill both functions of the nozzle spring.
  • a fuel injection valve which is responsible for the closing force on the nozzle needle is from the Scriptures DE 10 2012 205 696 A1 a fuel injection valve is known in which the nozzle needle is surrounded by two different springs: A nozzle spring, which is supported at one end to a stationary housing part and which acts on the other end of the nozzle needle and thereby causes a closing force on the nozzle needle.
  • a second spring is provided, which also surrounds the nozzle needle and which presses the sleeve, which receives the combustion chamber facing away from the end of the nozzle needle, against the adjacent throttle disc and thereby seals the control chamber.
  • the fuel is guided in this fuel injection valve through a longitudinal channel, which is formed within the nozzle needle.
  • this solution is complex and therefore expensive to manufacture.
  • the fuel is conducted past between the nozzle needle and the wall of the pressure chamber, the fuel flows through the nozzle spring, which is designed to be relatively weak and which can thus be appreciably influenced by the passing fuel.
  • transverse forces are applied to the spring, which can cause scattering of the injection characteristic from stroke to stroke.
  • the fuel injection valve has the advantage that the fuel flowing through the pressure chamber of the nozzle body in the direction of the injection openings, no longer affects the nozzle spring and thus there is no fluctuations from hub to hub due to different forces of the flowing fuel on the nozzle spring .
  • the fuel injection valve has a housing in which a pressure space can be filled with fuel under high pressure, in which a nozzle needle for opening and closing at least one injection opening is arranged longitudinally movable, wherein the nozzle needle is guided in the opening of a guide disc.
  • a nozzle spring is arranged under pressure bias between the guide plate and a spring plate, wherein the spring plate is supported on the nozzle needle, so that the nozzle spring exerts a closing force on the nozzle needle.
  • the spring plate has a sleeve-shaped extension on which a guide disk facing stop surface is formed, wherein the sleeve-shaped extension of the spring plate surrounds the nozzle spring at least partially.
  • the fuel is prevented from flowing when flowing in the direction of the injection openings through the nozzle spring or directly past this. This avoids that the flowing fuel exerts forces on the nozzle spring, in particular no transverse forces that would transfer to the nozzle needle and would affect the opening behavior.
  • the abutment surface comes to the sleeve-shaped extension of the spring plate after passing through a maximum stroke of the nozzle needle on the guide disc to the plant.
  • the maximum stroke of the nozzle needle is limited, on the other hand, a good shielding of the nozzle spring against the fuel flow within the nozzle chamber is achieved by the plant of the sleeve-shaped extension on the guide disk.
  • holes are further advantageously formed within the guide plate through which the fuel can flow. The holes are more advantageous Way arranged so that the fuel stream flowing through them passes between the spring plate and the wall of the pressure chamber.
  • a plurality of holes in the guide disc is formed, which are distributed over the circumference of the guide disc. This serves on the one hand to equalize the flow to exclude lateral forces on the nozzle needle, and on the other hand, thereby throttling the fuel flow is avoided, which would lead to an undesirable pressure drop across the guide disc.
  • the nozzle needle is guided at its end facing away from the injection openings in a sleeve.
  • This sleeve advantageously limits a control chamber, via the hydraulic pressure of a closing force is exerted on the nozzle needle.
  • a tension spring is further advantageously arranged under prestress, which presses the sleeve in which the end remote from the combustion chamber of the nozzle needle, sealingly presses against the component limiting the pressure chamber.
  • the tension spring advantageously has a greater spring constant than the nozzle spring, so that on the one hand a good seal on the sleeve is achieved and on the other hand only a small closing force is exerted by the nozzle spring on the nozzle needle, so that they practically at a low pressure drop in the control room opens without delay.
  • FIG. 1 is a longitudinal section through a fuel injection valve according to the invention shown, wherein only the essential parts of the fuel injection valve are shown.
  • the fuel injection valve 1 has a housing 3, in which a pressure chamber 5 is formed.
  • the pressure chamber 5 can be filled with fuel under high pressure via a high-pressure channel 16 and is bounded at its combustion-chamber-side end by a body seat 8, from which one or more injection openings 11 originate.
  • a nozzle needle 7, which is substantially piston-shaped, arranged longitudinally displaceable.
  • the nozzle needle 7 has at its combustion chamber end a sealing surface 9, with which the nozzle needle 7 cooperates with the body seat 8 for opening and closing the injection openings 11, so when the nozzle needle 7 on the body seat 8, the fuel flow from the pressure chamber 5 to the injection openings 11 is interrupted, while then, when the nozzle needle 7 has lifted from the body seat 8, a fuel flow from the pressure chamber 5 between the body seat 8 and the sealing surface 9 is passed through to the injection openings 11.
  • the nozzle needle 7 is guided in a guide section 12 within the pressure chamber 5, wherein for the passage of the fuel on the guide section 12 13 bevels are provided, for example, three polished sections 13, which are distributed uniformly over the circumference of the nozzle needle 7.
  • a guide disk 17 is arranged approximately in the middle, which has an opening 29 which is formed centrally in the guide disk 17.
  • the guide plate 17 is arranged stationary within the pressure chamber 5, wherein this can be done, for example, that the housing 3 of the fuel injection valve is constructed in several parts, so that the guide plate 17 can be fixed between the different parts.
  • the nozzle needle 7 is guided at its end facing away from the body seat 8 in a sleeve 15, wherein the sleeve 15 is pressed by a tension spring 30 which surrounds the nozzle needle 7 against a coupler piston 22, so is limited by the coupler piston 22, the sleeve 15 and the body seat facing away from the end of the nozzle needle 7, a control chamber 19, by the hydraulic pressure, a closing force is exerted on the nozzle needle 7.
  • the tension spring 30 is arranged under pressure bias between the sleeve 15 and a spring washer 32, wherein the spring washer 32 in turn is supported on the guide plate 17.
  • a nozzle spring 36 is furthermore provided, which also surrounds the nozzle needle 7 and which is arranged on the side of the guide plate 17 facing the body seat 8.
  • the nozzle spring 35 is arranged between the guide plate 17 and a spring plate 36 under pressure bias, wherein the spring plate 36 is supported on a shoulder of the nozzle needle 7.
  • the spring plate 36 the in FIG. 2 shown enlarged again, in this case has a sleeve-shaped extension 38 which surrounds the nozzle spring 35 almost completely.
  • a stop surface 40 is formed as an annular surface on the side facing the guide plate 17, which has a distance h to the guide plate 17 in the closed state of the fuel injection valve.
  • the coupler piston 22 is guided in a receptacle 24, which is formed substantially sleeve-shaped and which together with the coupler piston 22 delimits a coupler space 25, which forms a coupling throttle 28 formed within the coupler piston 28 with the control chamber 19th connected is.
  • the receptacle 24 is fixedly disposed within the pressure chamber 5, while the coupler piston 22 via a control piston 27 is movable in the longitudinal direction, wherein the control piston 27 in turn is longitudinally movable by an electric actuator, for example by a piezoelectric actuator.
  • an electric actuator for example by a piezoelectric actuator.
  • a gap remains, through which the fuel can flow in the direction of the injection openings 11.
  • grooves or other recesses may be formed on the outside of the receptacle 24, through which a fuel flow past the receptacle is made possible.
  • the operation of the fuel injection valve is as follows: At the beginning of the injection, the nozzle needle 7 is in contact with the body seat 8 and thus closes the injection openings 11 with respect to the pressure chamber 5.
  • the coupler piston 22 is in its upper position, d. H. with a maximum distance to the nozzle needle 7, wherein the coupler space 25 and the control chamber 19, fed via throttle gaps, as formed for example between the sleeve 15 and the nozzle needle 7 or between the receptacle 24 and the coupler piston 22, are filled with fuel under high pressure with which the pressure chamber 5 is filled.
  • the coupler piston 22, driven by the control piston 27, is pressed in the direction of the nozzle needle 7.
  • the fuel which exits through the injection openings 11, flows through the high-pressure passage 16 into the pressure chamber 5, through the holes 18 within the guide plate 17 and between the gap, which remains between the spring plate 36 and the wall of the pressure chamber 5, to the injection openings 11.
  • the control piston 27 is withdrawn, so that the coupler piston 22 follows this movement and the total volume consisting of the control chamber 19 and the coupler piston 25, again reduced and thus increase the pressure, so that the nozzle needle 7 by the fuel pressure is pressed back into its closed position within the control chamber 19 again.
  • the fuel which exits through the injection openings 11 flows - as already mentioned - through the pressure chamber 5 and the bores 18 within the guide plate 17 therethrough. Since the sleeve-shaped extension 38 of the spring plate 36 the Nozzle spring 35 shields radially outward, the fuel does not flow past the nozzle spring 35 and does not affect this in their movement, so that a precisely defined force is exerted on the nozzle needle 7 by the nozzle spring 35.
  • a plurality of holes 18 are arranged distributed over the circumference, on the one hand to allow a uniform flow of fuel in the direction of the injection openings 11, which exerts no lateral forces on the nozzle needle 7, and the holes 18 on the other hand ensure that there is no Throttling of the fuel flow and thus a pressure drop at the guide plate 17 comes.

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Abstract

Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse (3), in dem ein mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbarer Druckraum (5) ausgebildet ist, in dem eine Düsennadel (7) zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Einspritzöffnung (11) längsbeweglich angeordnet ist, wobei die Düsennadel (7) in der Öffnung (29) einer Führungsscheibe (17) geführt ist. Es ist weiter eine Düsenfeder (35) vorgesehen, die unter Druckvorspannung zwischen der Führungsscheibe (17) und einem Federteller (36) angeordnet ist, wobei sich der Federteller (36) an der Düsennadel (7) abstützt, so dass die Düsenfeder (35) eine Schließkraft auf die Düsennadel (7) ausübt. Der Federteller (36) weist einen hülsenförmigen Fortsatz (38) auf, an dem eine der Führungsscheibe (17) zugewandte Anschlagfläche (40) ausgebildet ist, wobei der hülsenförmige Fortsatz (38) des Federtellers (36) die Düsenfeder (35) zumindest teilweise umgibt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil, wie es insbesondere zur Kraftstoffeinspritzung in Brennräume von schnelllaufenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen Verwendung findet.
    • Stand der Technik
  • Kraftstoffeinspritzventile, die Kraftstoff unter hohem Druck fein zerstäuben und so den Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einbringen, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei wird eine Düsennadel längsbeweglich innerhalb eines Düsenkörpers angeordnet, die durch ihre Längsbewegung eine oder mehrere Einspritzöffnungen auf- und zusteuert. Durch die Längsbewegung wird der verdichtete und innerhalb der Düse befindliche Kraftstoff über die Einspritzöffnungen eindosiert, wobei die Menge und der Zeitpunkt der Einspritzung durch die Längsbewegung der Düsennadel gesteuert werden. Die Düsennadel ist dabei in Schließrichtung federbeaufschlagt, wie es beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 100 24 703 A1 bekannt ist. Dabei umgibt die Schließfeder die Düsennadel und stützt sich mit dem den Einspritzöffnungen abgewandten Ende an einer Hülse ab, die das brennraumabgewandte Ende der Düsennadel umgibt und dadurch einen Steuerraum begrenzt. Die eigentliche Schließkraft auf die Düsennadel wird durch den Kraftstoffdruck innerhalb dieses Steuerraums ausgeübt, dessen Druck über ein Steuerventil reguliert werden kann.
  • Die Federkraft der Schließfeder, die die Düsennadel umgibt, beeinflusst das Öffnungs- und Schließverhalten der Düsennadel, auch wenn die Schließfeder nur einen Teil der die Düsennadel beeinflussenden Kräfte aufbringt. Dabei muss die Düsenfeder zwei Funktionen erfüllen: Zum einen drückt die Düsenfeder die Hülse, die den Steuerraum begrenzt, gegen das Bauteil des Gehäuses, das sich an die Düse anschließt. Die Kraft der Düsenfeder muss also groß genug sein, um die Hülse sicher gegen dieses Bauteil, meist die Drosselscheibe, zu drücken und dadurch eine verlässliche Abdichtung zu erreichen, wozu eine größere Kraft notwendig ist. Darüber hinaus übt die Düsenfeder eine Schließkraft auf die Düsennadel aus, die diese gegen den Düsensitz drückt. Diese Federkraft muss bekannt sein, damit die Düse richtig ausgelegt werden kann und in der gewünschten Art und Weise funktioniert, jedoch ist hier nur eine kleine Schließkraft erforderlich und gewünscht, um die Düsennadel verzögerungsfrei aus ihrer Schließstellung bewegen zu können. Die Federkonstante und die Vorspannung der Düsenfeder sind somit ein Kompromiss, um beide Funktionen der Düsenfeder möglichst optimal zu erfüllen.
  • Um eine größere Freiheit bei der Ausgestaltung der Düsenfeder zu haben, die für die Schließkraft auf die Düsennadel verantwortlich ist, ist aus der Schrift DE 10 2012 205 696 A1 ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt, bei dem die Düsennadel von zwei unterschiedlichen Federn umgeben ist: Einer Düsenfeder, die sich mit einem Ende an einem ortsfesten Gehäuseteil abstützt und die mit dem anderen Ende die Düsennadel beaufschlagt und dadurch eine Schließkraft auf die Düsennadel bewirkt. Darüber hinaus ist eine zweite Feder vorgesehen, die ebenfalls die Düsennadel umgibt und die die Hülse, die das brennraumabgewandte Ende der Düsennadel aufnimmt, gegen die benachbarte Drosselscheibe drückt und dadurch den Steuerraum abdichtet. Dabei wird der Kraftstoff bei diesem Kraftstoffeinspritzventil durch einen Längskanal geleitet, der innerhalb der Düsennadel ausgebildet ist. Diese Lösung ist jedoch aufwändig und damit teuer in der Fertigung. Wird der Kraftstoff jedoch zwischen der Düsennadel und der Wand des Druckraums vorbeigeleitet, so strömt der Kraftstoff durch die Düsenfeder, die relativ schwach ausgelegt ist und die damit durch den vorbeiströmenden Kraftstoff nennenswert beeinflusst werden kann. Zusätzlich kommt es durch den strömenden Kraftstoff zur Einleitung von Querkräften auf die Feder, was Streuungen der Einspritzcharakteristik von Hub zu Hub verursachen kann. Damit kann die notwendige Präzision bezüglich Menge und Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung nicht mehr ohne weiteres erreicht werden.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil weist demgegenüber den Vorteil auf, dass der Kraftstoff, der durch den Druckraum des Düsenkörpers in Richtung der Einspritzöffnungen strömt, nicht mehr die Düsenfeder beeinflusst und es somit zu keinen Schwankungen von Hub zu Hub aufgrund unterschiedlicher Kräfte des strömenden Kraftstoffs auf die Düsenfeder kommt. Dazu weist das Kraftstoffeinspritzventil ein Gehäuse auf, in dem ein mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbarer Druckraum ausgebildet ist, in dem eine Düsennadel zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Einspritzöffnung längsbeweglich angeordnet ist, wobei die Düsennadel in der Öffnung einer Führungsscheibe geführt ist. Eine Düsenfeder ist unter Druckvorspannung zwischen der Führungsscheibe und einem Federteller angeordnet, wobei sich der Federteller an der Düsennadel abstützt, sodass die Düsenfeder eine Schließkraft auf die Düsennadel ausübt. Der Federteller weist einen hülsenförmigen Fortsatz auf, an dem eine der Führungsscheibe zugewandte Anschlagsfläche ausgebildet ist, wobei der hülsenförmige Fortsatz des Federtellers die Düsenfeder zumindest teilweise umgibt.
  • Durch den hülsenförmigen Fortsatz des Federtellers wird der Kraftstoff daran gehindert, beim Fließen in Richtung der Einspritzöffnungen durch die Düsenfeder hindurch oder direkt an dieser vorbei zu fließen. Dadurch wird vermieden, dass der fließende Kraftstoff Kräfte auf die Düsenfeder ausübt, insbesondere keine Querkräfte, die sich auf die Düsennadel übertragen und das Öffnungsverhalten beeinflussen würden.
  • In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung kommt die Anschlagsfläche am hülsenförmigen Fortsatz des Federtellers nach Durchfahren eines maximalen Hubs der Düsennadel an der Führungsscheibe zur Anlage. Dadurch wird einerseits der maximale Hub der Düsennadel begrenzt, andererseits wird durch die Anlage des hülsenförmigen Fortsatzes an der Führungsscheibe eine gute Abschirmung der Düsenfeder gegenüber dem Kraftstoffstrom innerhalb des Düsenraums erreicht. Zur Durchleitung des Kraftstoffs in Richtung der Einspritzöffnungen sind weiterhin in vorteilhafter Weise Bohrungen innerhalb der Führungsscheibe ausgebildet, durch die der Kraftstoff strömen kann. Dabei sind die Bohrungen in vorteilhafter Weise so angeordnet, dass der durch sie hindurch strömende Kraftstoffstrom zwischen dem Federteller und der Wand des Druckraums hindurchtritt.
  • In vorteilhafter Weise ist dabei eine Vielzahl von Bohrungen in der Führungsscheibe ausgebildet, die über den Umfang der Führungsscheibe verteilt angeordnet sind. Dies dient einerseits der Vergleichmäßigung der Strömung, um Querkräfte auf die Düsennadel auszuschließen, und andererseits wird dadurch eine Drosselung des Kraftstoffstroms vermieden, was zu einem unerwünschten Druckabfall an der Führungsscheibe führen würde.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Düsennadel an ihrem den Einspritzöffnungen abgewandten Ende in einer Hülse geführt. Diese Hülse begrenzt dabei in vorteilhafter Weise einen Steuerraum, über dessen hydraulischen Druck eine Schließkraft auf die Düsennadel ausgeübt wird. Dadurch wird ein kompakter und einfacher Aufbau des Kraftstoffeinspritzventils erreicht.
  • Zwischen der Hülse und der Führungsscheibe ist weiterhin in vorteilhafter Weise eine Spannfeder unter Vorspannung angeordnet, die die Hülse, in der das brennraumabgewandte Ende der Düsennadel aufgenommen ist, dichtend gegen das den Druckraum begrenzende Bauteil drückt. Dabei weist die Spannfeder in vorteilhafter Weise eine größere Federkonstante auf als die Düsenfeder, sodass einerseits eine gute Abdichtung an der Hülse erreicht wird und andererseits nur eine geringe Schließkraft durch die Düsenfeder auf die Düsennadel ausgeübt wird, sodass diese bereits bei einem geringen Druckabfall im Steuerraum praktisch verzögerungsfrei öffnet.
    • Zeichnung
  • In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil im Längsschnitt dargestellt. Es zeigt
    • Figur 1
    einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil, wobei nur die wesentlichen Teile dargestellt sind und
    Figur 2
    eine Vergrößerung des in Figur 1 gezeigten Kraftstoffeinspritzventils im Bereich der Führungsscheibe.
    Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • In Figur 1 ist ein Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil dargestellt, wobei nur die wesentlichen Teile des Kraftstoffeinspritzventils dargestellt sind. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 weist ein Gehäuse 3 auf, in dem ein Druckraum 5 ausgebildet ist. Der Druckraum 5 kann über einen Hochdruckkanal 16 mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllt werden und wird an seinem brennraumseitigen Ende von einem Körpersitz 8 begrenzt, von dem eine oder mehrere Einspritzöffnungen 11 ausgehen. Innerhalb des Druckraums 5 ist eine Düsennadel 7, die im Wesentlichen kolbenförmig ausgebildet ist, längsverschiebbar angeordnet. Die Düsennadel 7 weist an ihrem brennraumseitigen Ende eine Dichtfläche 9 auf, mit der die Düsennadel 7 mit dem Körpersitz 8 zum Öffnen und Schließen der Einspritzöffnungen 11 zusammenwirkt, sodass bei Anlage der Düsennadel 7 auf dem Körpersitz 8 der Kraftstoffstrom aus dem Druckraum 5 zu den Einspritzöffnungen 11 unterbrochen wird, während dann, wenn die Düsennadel 7 vom Körpersitz 8 abgehoben hat, ein Kraftstoffstrom aus dem Druckraum 5 zwischen dem Körpersitz 8 und der Dichtfläche 9 hindurch zu den Einspritzöffnungen 11 freigegeben wird.
  • Die Düsennadel 7 ist in einem Führungsabschnitt 12 innerhalb des Druckraums 5 geführt, wobei zur Durchleitung des Kraftstoffs am Führungsabschnitt 12 Anschliffe 13 vorgesehen sind, beispielsweise drei Anschliffe 13, die gleichmäßig über den Umfang der Düsennadel 7 verteilt angeordnet sind.
  • In Längsrichtung des Druckraums 5 gesehen ist etwa in der Mitte eine Führungsscheibe 17 angeordnet, die eine Öffnung 29 aufweist, die mittig in der Führungsscheibe 17 ausgebildet ist. Die Führungsscheibe 17 ist dabei innerhalb des Druckraums 5 ortsfest angeordnet, wobei dies beispielsweise dadurch geschehen kann, dass das Gehäuse 3 des Kraftstoffeinspritzventils mehrteilig aufgebaut ist, sodass die Führungsscheibe 17 zwischen den verschiedenen Teilen fixiert werden kann. Die Düsennadel 7 wird an ihrem dem Körpersitz 8 abgewandten Ende in einer Hülse 15 geführt, wobei die Hülse 15 durch eine Spannfeder 30, die die Düsennadel 7 umgibt, gegen einen Kopplerkolben 22 gedrückt wird, sodass durch den Kopplerkolben 22, die Hülse 15 und das körpersitzabgewandte Ende der Düsennadel 7 ein Steuerraum 19 begrenzt wird, durch dessen hydraulischen Druck eine Schließkraft auf die Düsennadel 7 ausgeübt wird. Die Spannfeder 30 ist unter Druckvorspannung zwischen der Hülse 15 und einer Federscheibe 32 angeordnet, wobei sich die Federscheibe 32 ihrerseits auf der Führungsscheibe 17 abstützt.
  • Zur Erzeugung einer Schließkraft auf die Düsennadel 7 ist weiterhin eine Düsenfeder 36 vorgesehen, die die Düsennadel 7 ebenfalls umgibt und die auf der dem Körpersitz 8 zugewandten Seite der Führungsscheibe 17 angeordnet ist. Dabei ist die Düsenfeder 35 zwischen der Führungsscheibe 17 und einem Federteller 36 unter Druckvorspannung angeordnet, wobei sich der Federteller 36 an einem Absatz der Düsennadel 7 abstützt. Der Federteller 36, der in Figur 2 nochmals vergrößert dargestellt ist, weist dabei einen hülsenförmigen Fortsatz 38 auf, der die Düsenfeder 35 fast vollständig umgibt. Am hülsenförmigen Fortsatz 38 ist an der der Führungsscheibe 17 zugewandten Seite eine Anschlagfläche 40 als Ringfläche ausgebildet, die im geschlossenen Zustand des Kraftstoffeinspritzventils einen Abstand h zur Führungsscheibe 17 aufweist.
  • Zur Steuerung des Kraftstoffdrucks innerhalb des Steuerraums 19 ist der Kopplerkolben 22 in einer Aufnahme 24 geführt, die im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet ist und die zusammen mit dem Kopplerkolben 22 einen Kopplerraum 25 begrenzt, der über eine innerhalb des Kopplerkolbens 22 ausgebildete Verbindungsdrossel 28 mit dem Steuerraum 19 verbunden ist. Hierbei ist die Aufnahme 24 ortsfest innerhalb des Druckraums 5 angeordnet, während der Kopplerkolben 22 über einen Steuerkolben 27 in Längsrichtung bewegbar ist, wobei der Steuerkolben 27 wiederum durch einen elektrischen Aktor längsbewegbar ist, beispielsweise durch einen Piezoaktor. Zwischen der Aufnahme 24 und der Wand des Druckraums 5 verbleibt dabei ein Spalt, durch den der Kraftstoff in Richtung der Einspritzöffnungen 11 strömen kann. Alternativ können an der Außenseite der Aufnahme 24 auch Nuten oder andere Ausnehmungen ausgebildet sind, durch die eine Kraftstoffströmung an der Aufnahme vorbei ermöglicht wird.
  • Die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils ist wie folgt: Zu Beginn der Einspritzung befindet sich die Düsennadel 7 in Anlage am Körpersitz 8 und verschließt so die Einspritzöffnungen 11 gegenüber dem Druckraum 5. Der Kopplerkolben 22 befindet sich in seiner oberen Stellung, d. h. mit maximalem Abstand zur Düsennadel 7, wobei der Kopplerraum 25 und der Steuerraum 19, gespeist über Drosselspalte, wie sie beispielsweise zwischen der Hülse 15 und der Düsennadel 7 oder zwischen der Aufnahme 24 und dem Kopplerkolben 22 ausgebildet sind, mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllt sind, mit dem auch der Druckraum 5 befüllt ist. Zur Einspritzung wird der Kopplerkolben 22, angetrieben durch den Steuerkolben 27, in Richtung der Düsennadel 7 gedrückt. Dadurch vergrößert sich einerseits der Kopplerraum 25 und andererseits verkleinert sich der Steuerraum 19, wobei aufgrund der Durchmesserverhältnisse von Steuerraum 19 zu Kopplerkolben 25 insgesamt eine Volumenzunahme des Gesamtraums aus Kopplerraum 25 und Steuerraum 19 erreicht wird. Da über die Drosselspalte nur langsam Kraftstoff aus dem Druckraum 5 nachströmt, sinkt dadurch der Druck im Steuerraum 19 und verringert die Schließkraft auf die Düsennadel 7. Durch den hydraulischen Druck auf die Düsennadel 7, wie er durch den Kraftstoffdruck innerhalb des Druckraums 5 herrscht, wird dann die Düsennadel 7 vom Körpersitz 8 abgehoben und gibt die Einspritzöffnungen 11 frei. Dabei erfolgt die Bewegung der Düsennadel 7 entgegen der Kraft der Düsenfeder 35 so lange, bis der Federteller 36 mit der Anschlagfläche 40 an der Führungsscheibe 17 zur Anlage kommt. Der Kraftstoff, der durch die Einspritzöffnungen 11 austritt, fließt dabei über den Hochdruckkanal 16 in den Druckraum 5, durch die Bohrungen 18 innerhalb der Führungsscheibe 17 und zwischen dem Spalt, der zwischen dem Federteller 36 und der Wand des Druckraums 5 verbleibt, zu den Einspritzöffnungen 11. Zur Beendigung der Einspritzung wird der Steuerkolben 27 wieder zurückgezogen, sodass der Kopplerkolben 22 dieser Bewegung folgt und das Gesamtvolumen, bestehend aus dem Steuerraum 19 und dem Kopplerkolben 25, wieder verringert und damit den Druck ansteigen lässt, sodass die Düsennadel 7 durch den Kraftstoffdruck innerhalb des Steuerraums 19 wieder zurück in ihre Schließstellung gedrückt wird.
  • Der Kraftstoff, der durch die Einspritzöffnungen 11 austritt, fließt - wie schon erwähnt - durch den Druckraum 5 und die Bohrungen 18 innerhalb der Führungsscheibe 17 hindurch. Da der hülsenförmige Fortsatz 38 des Federtellers 36 die Düsenfeder 35 radial nach außen abschirmt, fließt der Kraftstoff nicht an der Düsenfeder 35 vorbei und beeinflusst diese nicht in ihrer Bewegung, sodass durch die Düsenfeder 35 eine genau definierte Kraft auf die Düsennadel 7 ausgeübt wird. Hierbei sind in der Führungsscheibe 17 vorzugsweise mehrere Bohrungen 18 über den Umfang verteilt angeordnet, um einerseits einen gleichmäßigen Kraftstoffstrom in Richtung der Einspritzöffnungen 11 zu ermöglichen, der keine Querkräfte auf die Düsennadel 7 ausübt, und die Bohrungen 18 andererseits dafür sorgen, dass es zu keiner Drosselung des Kraftstoffstroms und damit zu einem Druckabfall an der Führungsscheibe 17 kommt.

Claims (10)

  1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse (3), in dem ein mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbarer Druckraum (5) ausgebildet ist, in dem eine Düsennadel (7) zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Einspritzöffnung (11) längsbeweglich angeordnet ist, wobei die Düsennadel (7) in der Öffnung (29) einer Führungsscheibe (17) geführt ist, und mit einer Düsenfeder (35), die unter Druckvorspannung zwischen der Führungsscheibe (17) und einem Federteller (36) angeordnet ist, wobei sich der Federteller (36) an der Düsennadel (7) abstützt, so dass die Düsenfeder (35) eine Schließkraft auf die Düsennadel (7) ausübt, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (36) einen hülsenförmigen Fortsatz (38) aufweist, an dem eine der Führungsscheibe (17) zugewandte Anschlagfläche (40) ausgebildet ist, wobei der hülsenförmige Fortsatz (38) des Federtellers (36) die Düsenfeder (35) zumindest teilweise umgibt.
  2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (40) am hülsenförmigen Fortsatz (38) des Federtellers (36) nach Durchfahren eines maximalen Hubs (h) der Düsennadel (7) an der Führungsscheibe (17) zur Anlage kommt.
  3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Fortsatz (38) die Düsenfeder (35) vollständig umgibt, wenn der Federteller (36) mit seiner Anschlagfläche (40) an der Führungsscheibe (17) zur Anlage kommt.
  4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Führungsscheibe (17) wenigstens eine Bohrung (18) ausgebildet ist, durch die der Kraftstoff innerhalb des Druckraums (5) in Richtung der Einspritzöffnungen (11) fließen kann.
  5. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffstrom durch die wenigstens eine Bohrung (18) an der zwischen dem Federteller (37) und der Wand des Druckraums (5) vorbeifließt.
  6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Führungsscheibe (17) eine Vielzahl von Bohrungen (18) ausgebildet ist, die über den Umfang der Führungsscheibe (17) verteilt angeordnet sind.
  7. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (7) an ihrem den Einspritzöffnungen (11) abgewandten Ende in einer Hülse (15) geführt ist.
  8. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch die den Einspritzöffnungen (11) abgewandte Stirnseite der Düsennadel (7) und die Hülse (15) ein Steuerraum (19) begrenzt wird, durch dessen hydraulischen Druck eine Schließkraft auf die Düsennadel (7) ausgeübt wird.
  9. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hülse (15) und der Führungsscheibe (17) eine Spannfeder (30) unter Vorspannung angeordnet ist.
  10. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannfeder (30) eine größere Federkonstante (D) aufweist als die Düsenfeder (35).
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