DE102008032133B4

DE102008032133B4 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung

Info

Publication number: DE102008032133B4
Application number: DE102008032133.8A
Authority: DE
Inventors: Günger Yurtseven
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2008-07-08
Publication date: 2015-08-20
Anticipated expiration: 2028-07-09
Also published as: CN101624952A; DE102008032133A1; FR2933748A1; CN101624952B; US20100038457A1; US8245955B2

Abstract

Kraftstoffeinspritzvorrichtung (10) zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (10) ein Einspritzventilelement (14) mit einem ersten Abschnitt (26) aufweist, auf welchem ein Führungshülsenelement (20) angeordnet ist, wobei in einem Bereich um das Führungshülsenelement (20) ein erster Druckraum (22) vorgesehen ist, wobei das Führungshülsenelement (20) und/oder das Einspritzventilelement (14) zumindest im Bereich der Paarung mit dem Führungshülsenelement (20) konisch abgeschrägte Stufen (54, 56, 58) aufweist, wobei sich der Führungsspalt (52) zwischen dem Führungshülsenelement (20) und dem Einspritzventilelement (14) verändert, derart dass sich ein Spiel des Führungsspalts (52) von der Seite des Düsenkörpersitzes (34) zur Seite des Kraftstoffzulaufs (50) hin vergrössert oder umgekehrt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzungssystem, wie beispielsweise ein Common-Rail-System.
Zur Versorgung von Verbrennungskraftmaschinen mit Kraftstoff können beispielsweise Kraftstoffeinspritzungssysteme zum Einsatz kommen, die eine Anzahl von Kraftstoff-Injektoren bzw. Kraftstoffeinspritzvorrichtungen aufweisen. Bei selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen werden derzeit Hochdruckspeicher-Kraftstoffeinspritzungssysteme bzw. ein Common-Rail-Systeme verwendet. Die über ein Common-Rail-System jeweils mit Kraftstoff versorgbaren Kraftstoff-Injektoren bzw. Kraftstoffeinspritzvorrichtungen werden über Magnetventile oder über Piezoaktoren angesteuert.
Bei Kraftstoff-Injektoren die in Piezo-Common-Rail(PCR)-Systmen eingesetzt werden ist die Betätigungseinrichtung als Piezoelement ausgebildet. Dabei kann ein nadelförmig ausgebildetes Einspritzventilglied, durch Änderung der elektrischen Spannung an einem Piezoaktor, direkt gesteuert werden. Bei einer Bestromung des Piezoaktors erfährt der Piezokristallstapel beispielsweise eine Längung die bei Zurücknahme der Bestromung wieder schwindet.
Bei Piezo-Common-Rail(PCR)-Injektoren tritt eine recht hohe Kraftstoffleckage über die Nadelführung an der Düse auf. Bekanntermaßen ist die Leckage in starker Maße von dem Führungsdurchmesser und dem dazu gehörenden Ringspalt zwischen der Düsennadel und dem Düsenkörper, vom Kraftstoff und der Ringspaltlänge abhängig. Die Realisierung eines kleineren Führungsdurchmessers, d. h. beispielsweise von kleiner 4 mm, ist derzeit fertigungstechnisch aufwendig herstellbar. Eine Leckage führt einerseits zu einer Kraftstofferwärmung. Andererseits muss die Leckage über eine erhöhte Förderleistung der Kraftstoffpumpe ausgeglichen werden. Somit gilt es, die Leckage weistestgehend zu minimieren. Im Betrieb wird infolge der elastischen Verformung in der Nadelführung mit zunehmendem Kraftstoffdruck der Ringspalt des PCR-Injektors tendenziell größer, wodurch die Leckagezunahme beachtlich verstärkt wird.
Um der Leckagebildung entgegen zu wirken, wird bisher bei den PCR-Injektoren die Düsennadel und der Düssenkörper gepaart, um auf diese Weise ein geringeres Spiel im Ringspalt zu erzielen. Bei den zukünftig angestrebten Applikationen mit Drücken von 1800 bar und höher ist jedoch mit einer weiteren Zunahme der Leckage zu rechnen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitzustellen, bei der die Leckagebildung reduziert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Anspruch 1 erzielt.
Das Führungshülsenelement und der um das Führungshülsenelement angeordnete erste Druckraum haben den Vorteil, dass das Spiel zwischen dem Führungshülsenelement und dem Einspritzventilelement reduziert werden kann. Dadurch kann beispielsweise eine Leckage reduziert werden zu einem benachbarten bzw. durch das Führungshülsenelement abgetrennten zweiten Raum bzw. Druckraum. Durch das Beaufschlagen des (ersten) Druckraums um das Führungshülsenelement, beispielsweise durch Zuführen von Kraftstoff aus einem Common-Rail, kann das Spiel zwischen dem Führungshülsenelement und dem Einspritzventilelement reduziert werden. Durch die Beaufschlagung des ersten Druckraums im Betrieb bei beispielsweise hohen Drücken von bis zu 2.000 bar und höher wird das Führungshülsenelement elastisch verformt bzw. zusammengedrückt. Dabei wird das Spiel bzw. der Führungsspalt (52) zwischen dem Führungshülsenelement und dem Einspritzventilelement reduziert. Die Reduzierung des Führungsspalts bzw. Ringspalts führt zu einer Reduzierung der Leckage des unter Druck stehenden Kraftstoffs in dem ersten Druckraum durch diesen Führungsspalt zwischen dem Führungshülsenelement und dem Einspritzventilelement.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Führungshülsenelement gegen eine Injektorkörpereinrichtung oder ein Anschlagelement der Injektorkörpereinrichtung andrückbar, vorzugsweise dichtend andrückbar. Auf diese Weise können die Druckräume, die durch das Führungshülsenelement und das Einspritzventilelement gebildet werden, gegeneinander abgedichtet werden.
In einer anderen Ausführungsform bildet das Führungshülsenelement mit dem Einspritzventilelement einen Hochdruckraum und einen Niederdruckraum. Der Niederdruckraum ist hierbei zwischen der Innenseite des Führungshülsenelements und dem Einspritzventilelement gebildet ist. Der Hochdruckraum ist wiederum zwischen der Außenseite des Führungshülsenelements und der Außenseite des Einspritzventilelements und der Düsenkörpereinrichtung gebildet. Durch das Andrücken des Führungshülsenelements gegen die Injektorkörpereinrichtung (Halteeinrichtung) können hierbei die beiden Druckräume mit unterschiedlichen Drücken gegeneinander abgedichtet werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist beispielsweise wenigstens ein Federelement zum Andrücken des Führungshülsenelements auf dem Einspritzventilelement vorsehbar. Das Einspritzventilelement kann hierbei beispielsweise mit einem Absatz versehen werden, zum Abstützen des Federelements. Dabei können zusätzlich beispielsweise wenigstens eine oder mehrere Anschlagscheibenelemente zwischen dem Absatz und dem Federelement angeordnet werden, um das Federelement bzw. dessen Federelement geeignet einzustellen, so dass das Federelement das Führungshülsenelement beispielsweise ausreichend dichtend andrückt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform weist das Einspritzventilelement einen zweiten Abschnitt auf, der mit der Düsenkörpereinrichtung gepaart ist. Der zweite Abschnitt ist dabei derart gestaltet, dass er einen Durchtritt für Kraftstoff bereitstellt. Hierzu weist der zweite Abschnitt des Einspritzventilelements beispielsweise ein, zwei, drei, vier oder mehr Aussparungen auf, als Durchtritt für den Kraftstoff. Die Aussparungen können dabei beispielsweise in Form von abgeflachten Flächen und/oder Vertiefungen ausgebildet sein, um nur zwei Beispiele zu nennen.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Einspritzventilelement einen dritten Abschnitt auf, der mit seinem Ende in einer geschlossenen Position der Kraftstoffeinspritzvorrichtung die jeweilige Einspritzöffnung oder Einspritzöffnungen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung verschließt. Der dritte Abschnitt des Einspritzventilelements bildet hierbei einen Spalt bzw. Ringspalt mit der Düsenkörpereinrichtung, in dem Kraftstoff über den zweiten Abschnitt zugeführt wird. Gibt der dritte Abschnitt in einer geöffneten Position die jeweilige Einspritzöffnung frei, so kann der Kraftstoff über diese Öffnungen in einen Zylinder eingespritzt werden.
In einer anderen Ausführungsform ist als Betätigungseinrichtung zum Betätigen des Einspritzventilelements beispielsweise ein Piezoaktor vorgesehen. Ein Piezoaktor hat den Vorteil, dass er sehr kurze Schaltzeiten aufweist. Statt einem Piezoaktor kann aber auch jede andere Art von Aktor vorgesehen werden, die geeignete ist, das Einspritzventilelement zu betätigen. Die Erfindung ist nicht auf einen Piezoaktor beschränkt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Betätigungseinrichtung ein Steuerkolbenelement auf, mit dem das Einspritzventilelement betätigbar ist. Durch Zurückziehen des Steuerkolbenelements kann das Einspritzventilelement in eine geöffnete Position bewegt werden. Wahlweise kann zusätzlich ein Hubeinstellbolzenelement beweglich zwischen dem Steuerkolbenelement und dem Einspritzventilelement angeordnet werden oder mit den Steuerkolbenelement einteilig ausgebildet werden. Das Hubeinstellkolbenelement kann hierbei beispielsweise mit der Injektorkörpereinrichtung oder dem Anschlagelement gepaart werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens eine Kraftstoffzuführung in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung vorgesehen. Über diese Kraftstoffzuführung wird Kraftstoff beispielsweise aus einem Common-Rail-System in den Hochdruckraum der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zugeführt.
In einer anderen Ausführungsform liegt das Spiel zwischen dem Führungshülsenelement und dem Einspritzventilelement beispielsweise in einem Bereich von 7 μm bis 8 μm beim Einbau d. h. bei einem Druck von 0 bar. Durch die elatische Verformung des Führungshülsenelements wird dieses Spiel reduziert und damit auch eine Leckage. Insbesondere kann bei hohen Drücken von bis zu 2000 bar und höher so dass Spiel geeignet reduziert werden und einer Leckage entgegengewirkt werden. Das Spiel zwischen dem zweiten Abschnitt des Einspritzventilelements und der Düsenkörpereinrichtung kann beispielsweise in einem Bereich von 2 μm bis 3 μm liegen im Ein bau bei einem Druck von 0 bar.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Führungshülsenelement und das Einspritzventilelement zumindest im Bereich der Paarung mit dem Führungshülsenelement zylindrisch ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass die beiden Teile besonders einfach und kostengünstig in der Fertigung sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Führungshülsenelement oder das Einspritzventilelement zumindest im Bereich der Paarung mit dem Führungshülsenelement konisch ausgebildet sind während das andere Teil jeweils zylindrisch ausgebildet ist. Dabei kann das Spiel zwischen dem Führungshülsenelement und dem Einspritzventilelement am oberen Ende des Führungshülsenelements größer gewählt werden als am unteren Ende des Führungshülsenelements. Das Spiel am oberen Ende des Führungshülsenelements kann größer sein, da in diesem Bereich das Führungshülsenelement stärker verformt bzw. zusammengedrückt wird.
In einer anderen Ausführungsform können auch das Führungshülsenelement und das Einspritzventilelement konisch ausgebildet sein, wobei das Spiel zwischen dem Führungshülsenelement und dem Einspritzventil beispielsweise konstant oder variabel gewählt werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Ausschnitt einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung in einer Schnittansicht gemäß dem Stand der Technik,
2 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung in einer Schnittansicht gemäß einer ersten Ausführungsform,
3 ein Ausschnitt eines Führungshülsenelements und eines Einspritzventilelements einer zweiten Ausführungsform der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß,
4 ein Ausschnitt des Führungshülsenelements und eines Einspritzventilelements gemäß 3,
5 ein Diagramm in welchem der Verlauf des Leckagedrucks dargestellt ist bei einer Druckbeaufschlagung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung,
6 ein Diagramm in welchem der Verlauf eines Führungsspalts zwischen dem Führungshülsenelement und dem Einspritzventilelement dargestellt ist,
7 ein Diagramm in welchem die Leckage bei einer Standard-Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß 1 und einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der 2 und 3 gezeigt ist, und
8 ein Ausschnitt des Einspritzventilelements und des Führungshülsenelements.
In 1 ist ein Ausschnitt einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 weist hierbei eine Düsenkörpereinrichtung 12 auf. In der Düsenkörpereinrichtung 12 ist hierbei ein Einspritzventilelement 14 beweglich angeordnet. Ein einzuspritzender Kraftstoff wird dabei über einen Düsenraumzulauf 16 in einen Düsenraum 18 geleitet, der das Einspritzventilelement 14 umgibt und einen Ringspalt bildet, wie in 1 gezeigt ist.
Im Bereich des Düsenraums 18, der mit einem Systemdruck beaufschlagt ist, d. h. mit dem in einem Hochdruckspeicher bzw. Common-Rail-System herrschenden Kraftstoffdruckniveau, ist des Weiteren eine Druckstufe ausgebildet. Durch den im Düsenraum herrschenden Systemdruck kann das Einspritzventilelement 14 in Öffnungsrichtung beaufschlagt werden. Zum Betätigen des Einspritzventilelements 14 und zum Einspritzen von Kraftstoff ist beispielsweise ein Piezoaktor (nicht dargestellt) vorgesehen. Durch eine geeignete Bestromung des Piezoaktors, kann das Einspritzventilelement 14 entsprechend bewegt werden, so dass Kraftstoff in einen damit verbundenen Zylinder eingespritzt werden kann.
Durch die Paarung der Düsenkörpereinrichtung 12 mit dem Einspritzventilelement 14 kann ein geringeres Spiel im Ringspalt erzielt werden. Da bei den zu erwartenden zukünftigen Anwendungen bzw. Applikationen der Systemdruck weiter zunehmen wird und dabei bei 1800 bar und höher liegen wird, muss bei der in 1 gezeigten Ausführungsform, mit einer weiteren Zunahme der Leckage gerechnet werden. Es sind also weitere Maßnahmen erforderlich, um einer Leckage auch bei einem sehr hohen Systemdruck geeignet entgegen zu wirken.
In 2 ist nun eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 gezeigt.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 weist hierbei eine Düsenkörpereinrichtung 12 auf, in welcher ein Einspritzventilelement 14 beweglich bzw. hin- und her verschieblich angeordnet ist. Dabei ist ein Führungshülsenelement 20 vorgesehen, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 in einen Hochdruckraum 22 und einen Niederdruckraum 24 unterteilt, wie in 2 gezeigt ist. Hierzu ist das Einspritzventilelement 14 mit dem Führungshülsenelement 20 gepaart, beispielsweise in einem oberen bzw. ersten Abschnitt 26 (Düsennadelbund) des Einspritzventilelements 14. Dabei ist der Hochdruckraum 22 beispielsweise in einem Bereich bzw. Ringspalt um das Einspritzventilelement 14 und zumindest einen Teil oder im Wesentlichen die gesamte Außenseite des Führungshülsenelements 20 gebildet. Der Niederdruckraum 24 ist wiederum beispielsweise zwischen dem Einspritzventilelement 14 und der Innenseite des Führungshülsenelement 20 gebildet. Der Niederdruckraum 24 entspricht hierbei einem Leckageraum, in welchen ein Medium, das sich in dem Hochdruckraum 22 befindet, beispielsweise Kraftstoff, durch einen Spalt 52 zwischen dem Führungshülsenelement 20 und dem Einspritzventilelement in den Niederdruckraum 24 eindringen kann.
Das Führungshülsenelement 20 wird beispielsweise über ein Federelement 28 gegen eine Injektorkörpereinrichtung 30 bzw. ein entsprechendes Anschlagelement 32 beispielsweise im Wesentlichen dichtend angedrückt, um den Hochdruckraum 22 und den Niederdruckraum 24 gegeneinander abzudichten. Des Weiteren drückt das Federelement 28 das Einspritzventilelement 14 gegen einen Düsenkörpersitz 34, so dass eine oder mehrere Einspritzöffnungen (nicht dargestellt) der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 verschlossen sind.
Das Federelement 28 kann beispielsweise eine Federkraft von 30N aufbringen. Dieser Wert ist jedoch lediglich beispielhaft und die Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Grundsätzlich kann die Federkraft kleiner oder größer als 30N gewählt werden. Die Federkraft ist beispielsweise so ausgewählt, dass sie das Führungshülsenelement 20 ausreichend stark an die Injektorkörpereinrichtung 30 bzw. das Anschlagelement 32 andrücken kann, so dass der Niederdruckraum 24 beispielsweise gegen den Hochdruckraum 22 durch das Führungshülsenelement 20 im Wesentlichen abgedichtet ist. Als Anschlagelement 32 kann hierbei beispielsweise wenigstens eine Anschlagscheibe eingesetzt werden, wie in 2 gezeigt ist.
Das Einspritzventilelement 14 weist beispielsweise einen Bundabschnitt 36 auf, auf welchem das Federelement 28 angeordnet ist und gegen das Führungshülsenelement 20 bzw. dieses dichtend gegen das Anschlagelement 32 der Injektorkörpereinrichtung 30 drückt. Wahlweise kann zwischen dem Bundabschnitt 36 und dem Federelement 28 zusätzlich ein Einstellelement 38 vorgesehen werden, wie in 2 dargestellt ist. Das Einstellelement 38, beispielsweise wenigstens eine Einstellscheibe, dient dazu das Federelement 28 geeignet einzustellen bzw. dessen Federweg, so dass das Federelement 28 beispielsweise das Führungshülsenelement 20 ausreichend gegen die Injektorkörpereinrichtung 30 bzw. dessen Anschlagelement 32 andrückt.
Das Spiel zwischen dem Einspritzventilelement 14 bzw. dessen oberen, ersten Abschnitt 26 und dem Führungshülsenelement 20 liegt beispielsweise bei der Herstellung bzw. im Einbau (bei 0 bar) in einem Bereich zwischen 7 μm bis 8 μm. Der Bereich ist jedoch lediglich beispielhaft. Grundsätzlich kann das Spiel auch kleiner als 7 μm und/oder größer als 8 μm sein. Wird nun im Betrieb der Hochdruckraum 22 mit einem entsprechenden Druck bzw. Kraftstoffdruck beaufschlagt von beispielsweise größer 1800 bar oder größer 2000 bar, dass das Führungshülsenelement 20 zusammengedrückt wird. Durch das Zusammendrücken des Führungshülsenelements 20 in Folge des Drucks, wird das Spiel zwischen dem Führungshülsenelement 20 und dem Einspritzventilelement 14 bzw. hier dessen ersten, oberen Abschnitts 26 reduziert oder verkleinert. Beispielsweise wird ein Spiel zwischen dem Führungshülsenelement 20 und dem Einspritzventilelement 14 von 7 μm bis 8 μm beim Einbau (bei 0 bar) auf ein Spiel beispielsweise in einem Bereich von z. B. 1 μm bis 2 μm bei einem Druck von 2000 bar reduziert. Mit anderen Worten, hohe Kraftstoffdrücke bewirken hier eine Reduzierung des Spiels und damit eine Reduzierung der Leckage zwischen Hochdruckraum 22 und Niederdruckraum 24 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10.
Des Weiteren ist das Einspritzventilelement 14 im Bereich des Düsenschafts bzw. in einem zweiten, mittleren Abschnitt 40 mit der Düsenkörpereinrichtung 12 gepaart. Das Spiel zwischen dem mittleren, zweiten Abschnitt 40 des Einspritzventilelements 14 und der Düsenkörpereinrichtung 12 liegt beispielsweise in einem Bereich zwischen 2 μm bis 3 μm im Einbau und ist z. B. kleiner als das Spiel zwischen dem Führungshülsenelement 20 und dem Einspritzventilelement 14. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig, das Spiel kann auch größer oder gleich dem Spiel zwischen dem Führungshülsenelement 20 und dem Einspritzventilelement 14 sein. Des Weiteren kann das Spiel auch kleiner als 2 μm sein und/oder größer als 3 μm. Vorzugsweise ist das Einspritzventilelement 14 in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 wenigstens in einem Bereich geführt, so dass es beispielsweise nicht verkippen kann. Im vorliegenden Fall, wie er in 2 dargestellt ist, ist das Einspritzventilelement 14 mit der Düsenkörpereinrichtung 12 gepaart und hierbei entsprechend geführt.
Wie in 2 weiter dargestellt ist, weist das Einspritzventilelement 14 im Anschluss an den zweiten Abschnitt 40, einen unteren, dritten Abschnitt 42 auf, der mit der Düsenkörpereinrichtung 12 einen Spalt bzw. Ringspalt bildet. Das Einspritzventilelement 14 sitzt, wie in 2 gezeigt ist, an seinem Ende an dem Düsenkörpersitz 34 auf und verschließt hierbei die entsprechende Einspritzöffnung oder Einspritzöffnungen (nicht dargestellt) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen angeschlossenen Zylinder.
In der geschlossenen Position in 2, die die Ausgangsposition des Einspritzventilelements 14 darstellt, bezeichnet der Abstand zwischen der Stirnseite des ersten Abschnitts des Einspritzventilelements 14 und der Injektorkörpereinrichtung 30 bzw. dem Anschlagelement 32 den Hub h des Einspritzventilelements 14.
Um das Einspritzventilelement 14 nun von der geschlossenen Position, wie sie in 2 gezeigt ist, in eine geöffnete Position zu bewegen, in welcher Kraftstoff eingespritzt werden kann, wird das Einspritzventilelement 14 über eine entsprechende Betätigungseinrichtung (nicht dargestellt) betätigt. Die Betätigungseinrichtung weist beispielsweise einen Piezoaktor oder einen anderen geeigneten Aktor auf.
Die Betätigungseinrichtung kann dabei mit einem Steuerkolbenelement 44 verbunden werden, welches wiederum ein zusätzlich vorgesehenes Hubeinstellbolzenelement 46 betätigen kann. Das Hubeinstellbolzenelement 46 ist beweglich zwischen dem Steuerkolbenelement 44 und dem Einspritzventilelement 14 angeordnet und wird zum Bewegen des Einspritzventilelements 14 in eine geöffnete Position nach oben bewegt, bzw. nach unten, um das Einspritzventilelement 14 in eine geschlossene Position zu bewegen. Das Hubeinstellbolzenelement 46 kann hierbei beispielsweise mit dem Anschlagelement 32 bzw. der Injektorkörpereinrichtung 30 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 gepaart sein. Dabei kann das Hubeinstellbolzenelement 46 beispielsweise wenigstens eine oder mehrere Aussparungen in Form von abgeflachten Flächen oder Vertiefungen aufweisen, wie in 2 gezeigt ist, zum Hindurchführen eines Fluids in den Niederdruckraum 24 bzw. aus dem Niederdruckraum 24.
Um nun das Einspritzventilelement 14 von der geschlossenen in die geöffnete Position zu bewegen, wird das Steuerkolbenelement 44 über die Betätigungseinrichtung nach oben bzw. zurück bewegt. Dabei wird auch entsprechend das Hubeinstellungsbolzenelement 46 zurückbewegt und das Einspritzventilelement 14 nach oben bzw. ebenfalls zurückbewegt. Das Einspritzventilelement 14 drückt hierbei das Federelement 28 zusätzlich zusammen, wobei die Dichtwirkung des Führungshülsenelements 20 dadurch weiter unterstützt wird, durch das Andrücken des Führungshülsenelements 20 gegen das Anschlagelement 32 der Injektorkörpereinrichtung 30.
In dem das Einspritzventilelement 14 die entsprechende Einspritzöffnung freigibt, kann Kraftstoff aus dem Führungsspalt zwischen dem Einspritzventilelement 14 und der Düsenkörpereinrichtung 12 in einen zugeordneten Zylinder eingespritzt werden. Der Kraftstoff kann hierbei beispielsweise aus einem Common-Rail-System, das mit der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 verbunden ist, über eine Kraftstoffzuführung 50 dem Hochdruckraum 22 zugeführt werden. Von dem Hochdruckraum 22 gelangt der Kraftstoff entlang des Einspritzventilelements 14 in den Spalt zwischen dem Einspritzventilelement 14 und der Düsenkörpereinrichtung 12.
Um den Kraftstoff von dem Hochdruckraum 22 in den Führungsspalt zu leiten weist das Einspritzventilelement 14 beispielsweise im Bereich der Paarung mit der Düsenkörpereinrichtung 12 wenigstens ein, zwei, drei, vier oder mehr Aussparungen 48, beispielsweise in Form von abgeflachten Flächen und/oder Vertiefungen auf. Über diese abgeflachten Flächen bzw. Vertiefungen des ansonsten zylindrischen zweiten bzw. mittleren Abschnitts des Einspritzventilelements 14 kann der Kraftstoff in den unteren Spalt bzw. Ringspalt gelangen. Grundsätzlich kann aber auch jede andere Form oder Einrichtung vorgesehen werden, um den Kraftstoff in den Bereich des unteren Spalts bzw. Ringspalts zu leiten. Die abgeflachten Flächen 48 stellen lediglich ein Beispiel von vielen Möglichkeiten dar.
Im Betrieb wird das Führungshülsenelement 20 elastisch deformiert. Dabei wird der Führungsspalt 52 bzw. Ringspalt zwischen dem Führungshülsenelement 20 und dem Einspritzventilelement 14 geringer. Beispielsweise wird der Spalt 52, der bei der Fertigung bei 0 bar ein Spiel in einem Bereich beispielsweise von 7 μm bis 8 μm aufweist, wie zuvor beschrieben bei einem Druck von beispielsweise 2000 bar im Betrieb auf einen Führungsspalt (52) mit einem Spiel beispielsweise in einem Bereich von 1 μm bis 2 μm reduziert. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere eine Leckagereduzierung auch bei hohen Drücken von beispielsweise bis zu 2000 bar und höher erzielt werden kann. Des Weiteren kann ein Design ohne Spiel erzielt werden und dadurch die Hochdruckfestigkeit verbessert werden. Durch die Realisierung von kleineren Führungsdurchmessern kann bei einer gleichzeitigen Reduzierung des Steuerkolbenelementdurchmessers die Sitzbelastung reduziert werden.
In 3 ist ein Ausschnitt eines Führungshülsenelements 20 und eines Einspritzventilelements 14 einer zweiten Ausführungsform der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 gemäß der Erfindung dargestellt. Das Einspritzventilelement 14 ist dabei in einer geschlossenen Position, d. h. in einer Position in welcher die entsprechende(n) Einspritzöffnung(en) der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 geschlossen sind, dargestellt. Das Einspritzventilelement 14 und das Führungshülsenelement 20 nehmen dabei dieselbe Position ein wie in 2.
Die zweite Ausführungsform der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 unterscheidet sich hierbei von der ersten Ausführungsform dadurch, dass das Führungshülsenelement 20 und das Einspritzventilelement 14 in der ersten Ausführungsform im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet sind bzw. der Führungsspalt 52 zwischen dem Führungshülsenelement 20 und dem Einspritzventilelement 14 im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist. Die Ausführungen zu der ersten Ausführungsform gemäß 2 gelten daher auch für die zweite Ausführungsform gemäß 3 und werden daher nicht wiederholt.
Das Führungshülsenelement 20 und/oder das Einspritzventilelement 14 in der zweiten Ausführungsform sind im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform im Wesentlichen konisch ausgebildet bzw. der Führungsspalt 52 ist zwischen dem Führungshülsenelement 20 und dem Einspritzventilelement 14 im Wesentlichen konisch ausgebildet.
Genauer gesagt kann das Einspritzventilelement 14 zumindest in dem Bereich in welchem es mit dem Führungshülsenelement 20 gepaart ist zylindrisch (erste Ausführungsform) bzw. konisch (zweite Ausführungsform) ausgebildet sein. Dabei können bei der ersten wie bei der zweiten Ausführungsform die Innenseite des Führungshülsenelements 20 oder die Außenseite des Einspritzventilelements 14 beispielsweise in dem Bereich indem beide miteinander gepaart sind bzw. den Führungsspalt 52 bilden auch gestuft ausgebildet sein. Dabei können die Stufen beispielsweise zylindrisch oder konisch ausgebildet sein, oder beides miteinander kombiniert werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Ein Beispiel wird in nachfolgender 8 näher erläutert. Grundsätzlich kann die Form des Führungsspalts 52 und damit die Ausbildung des Führungshülsenelements 20 und des Einspritzventilelements 14 beliebig variiert werden, je nach Funktion und Einsatzzweck.
Bei der zweiten Ausführungsform kann dabei das Führungshülsenelement 20 zylindrisch ausgebildet sein und das Einspritzventilelement 14 zumindest im Bereich der Paarung mit dem Führungshülsenelement 20 konisch oder umgekehrt. Alternativ können auch das Führungshülsenelement 20 und das Einspritzventilelement 14 zumindest im Bereich ihrer Paarung konisch ausgebildet sein (nicht dargestellt).
Mit anderen Worten kann gemäß der Erfindung der Führungsspalt 52 zwischen dem Führungshülsenelement 20 und dem Einspritzventilelement 14 beispielsweise konisch oder zylindrisch gestaltet sein oder eine beliebige Form aufweisen, je nach Funktion und Einsatzzweck. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung. Der Führungsspalt 52 kann hierbei konisch gestaltet werden beispielsweise durch ein gezieltes Konusschleifen der Nadel bzw. des Einspritzventilelements 14, wie es beispielsweise in nachfolgender 4 gezeigt ist. Das Konusschleifen des Führungshülsenelements 20 ist ebenfalls möglich. Bei großen Drücken von 1000 bar bis zu 2000 bar und größer deformiert sich das Führungshülsenelement 20 beispielsweise so, dass ein im Wesentlichen konstanter Führungsspalt 52 entsteht, zwischen dem Einspritzventilelement 14 und dem Führungshülsenelement 20. Die Dicke des Führungshülsenelements 20 kann beispielsweise in einem Bereich zwischen ca. 1 mm bis ca. 1,2 mm oder 1 mm bis 1,4 mm liegen. Dies gilt ebenfalls für alle Ausführungsformen der Erfindung.
In 3 ist das Einspritzventilelement 14 zumindest im Bereich der Paarung mit dem Führungshülsenelement 20 konisch ausgebildet, wobei sich das Einspritzventilelement 14 hierbei beispielsweise nach oben verjüngt. Das Führungshülsenelement 20 ist dagegen zum Beispiel zylindrisch ausgebildet.
Das Spiel zwischen dem Führungshülsenelement 20 bzw. dessen ersten, unteren Endes 19 und dem Einspritzventilelement 14 liegt beispielsweise in einem Bereich von 2 μm bis 3 μm, bzw. bei ungefähr 3 μm. Das Spiel wiederum zwischen dem Führungshülsenelement 20 bzw. dessen zweiten, oberen Ende 21 und dem Einspritzventilelement 14 liegt beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 12 μm.
In 3 ist das Spiel zwischen dem Führungshülsenelement 20 und dem Einspritzventilelement 14 nicht eingezeichnet. Das eine, beispielsweise größere Spiel bemisst sich als der Spalt zwischen dem zweiten, oberen Ende 21 des Führungshülsenelements 20 und dem Ende 15 des Einspritzventilelements 14. Das zweite, beispielsweise kleinere Spiel bemisst sich entsprechend als der Spalt zwischen dem ersten, unteren Ende 19 des Führungshülsenelements 20 und dem Einspritzventilelement 14. Das heißt das Spiel im Führungsspalt 52 kann variieren.
Wird nun im Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 der Hochdruckraum 22 mit einem Druck bzw. Düseninnendruck P_D von beispielsweise 2000 bar beaufschlagt, so entspricht der Leckagedruck P_L in einem Bereich A von dem Führungshülsenelement 20 und dem Einspritzventilelement 14 nahezu dem Düseninnendruck P_D. Es findet hierbei z. B. kaum eine Verformung des Führungshülsenelements 20 statt. Das Spiel zwischen dem Führungshülsenelement 20 und dem Einspritzventilelement 14 an dem ersten, unteren Ende 19 kann daher beispielsweise verhältnismäßig klein gewählt werden, beispielsweise in einem Bereich von 2 μm bis 3 μm, bzw. bei ungefähr 3 μm. Diese Werte sind jedoch lediglich beispielhaft. Grundsätzlich kann das Spiel auch kleiner als 2 μm und/oder größer als 3 μm gewählt werden.
Der Leckagedruck P_L im Bereich B ist beispielsweise aufgrund der Verformung bzw. des Zusammendrückens des Führungshülsenelements 20 aufgrund des Düseninnendrucks auf einen Wert beispielsweise von im Wesentlichen 10 bar gesunken. In dem Bereich B des Einspritzventilelements 14 findet die größte Verformung des Führungshülsenelements 20 bzw. das stärkste Zusammendrücken des Führungshülsenelements statt. Daher kann hier das Spiel zwischen dem Einspritzventilelement 14 und dem Führungshülsenelement im Bereich des zweiten, oberen Endes 21 größer gewählt werden, beispielsweise in einem Bereich um ca. 12 μm, als das Spiel im Bereich des erste, unteren Endes 19 in welchem das Einspritzventilelement 14 und das Führungshülsenelement 14 gepaart sind.
Bei der zweiten Ausführungsform kann also das Spiel zwischen dem Führungshülsenelement 20 und dem Einspritzventilelement 14 geeignet variiert werden, so dass eine optimale Leckagereduzierung erreicht werden kann. Grundsätzlich kann das Spiel zwischen dem Führungshülsenelement 20 und dem Einspritzventilelement 14 aber auch konstant sein, wie in der ersten Ausführungsform, in welcher das Führungshülsenelement 20 und das Einspritzventilelement 14 zumindest im Bereich ihrer Paarung zylindrisch ausgebildet sind.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die in den 2 und 3 dargestellte Ausführungsformen beschränkt. Es ist auch möglich beispielsweise das Steuerkolbenelement 44 und das Hubeinstellbolzenelement 46 als ein Teil auszubilden. Des Weiteren ist es auch möglich das Anschlagelement 32 als Teil der Injektorkörpereinrichtung 30 auszubilden. Des Weiteren können die Aussparungen 48 an dem zweiten, mittleren Abschnitt 40 des Einspritzventilelements 14, der mit der Düsenkörpereinrichtung 12 gepaart ist, beliebig in Form und Dimensionierung ausgebildet sein, sofern ausreichend Kraftstoff über den Hochdruckraum 22 in den Spalt zwischen dem Einspritzventilelement 14 und der Düsenkörpereinrichtung 12 geleitet werden kann. Entsprechendes gilt auch für die Aussparungen an dem Steuerkolbenelement 44.
Grundsätzlich kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 beliebig gestaltet werden, was beispielsweise die Betätigungseinrichtung (Piezoaktor usw.) und die Betätigungselemente 44, 46, 28, 38 zum Betätigen des Einstellventilelements 14 betrifft. Entscheidend ist das Vorsehen eines Führungshülsenelements 20 auf dem Einspritzventilelement 12, dass beispielsweise zwei oder mehr Räume 22, 24 abtrennt, beispielsweise im Wesentlichen dichtend abtrennt, und dass durch einen Druck auf seiner Außenseite, beispielsweise einen Kraftstoffdruck, zusammengedrückt wird, wobei das Spiel zwischen dem Führungshülsenelement 20 und dem Einspritzventilelement 14 reduziert wird. Das Einspritzventilelement 14 kann, wie in 2 einteilig ausgebildet sein oder auch beispielsweise aus zwei oder mehr Teilen bestehen, je nach Funktion und Einsatzzweck.
Des Weiteren kann das Führungshülsenelement 20 in den Ausführungsformen, wie sie anhand der 2 und 3 beschrieben wurden, beispielsweise eine Wandstärke in einem Bereich von ca. 1 mm bis 1,2 mm aufweisen. Dieser Wert ist jedoch lediglich beispielhaft. Grundsätzlich kann die Wandstärke des Führungshülsenelements auch kleiner als 1 mm und/oder größer als 1,2 mm gewählt werden. Des Weiteren kann das Führungshülsenelement 20 gemäß der Erfindung beispielsweise aus 18CrNi8 bestehen oder dieses zumindest aufweisen. Es sind aber auch andere Werkstoffe oder Metalllegierungen möglich.
In 4 ist des Weiteren ein Ausschnitt des Führungshülsenelements 20 und seines Einspritzventilelements 14 gemäß 3 gezeigt. Dabei ist das Einspritzventilelement 14 an einem Endabschnitt konisch ausgebildet, während das Führungshülsenelement 20 zylindrisch ausgebildet ist. Grundsätzlich kann aber auch das Führungshülsenelement 20 auf der Innenseite konisch ausgebildet sein. Auf diese Weise ist der Führungsspalt 52 zwischen dem Führungshülsenelement 20 und dem Einspritzventilelement 14 konisch ausgestaltet.
In der ersten Ausführungsform ist der Führungsspalt 52 im Gegensatz zu der zweiten Ausführungsform zylindrisch ausgebildet, da sowohl das Einspritzventilelement 14 bzw. dessen Abschnitt in welchem es mit dem Führungshülsenelement 20 gepaart ist zylindrisch ausgebildet ist und das Führungshülsenelement 20 ebenfalls in diesem Bereich zylindrisch ausgebildet ist. Grundsätzlich kann der Führungsspalt 52 beliebig ausgestaltet sein bzw. variieren, je nach Funktion und Einsatzzweck. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung.
In 4 ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 beispielsweise mit einem Düseninnendruck von beispielsweise ca. 2000 bar beaufschlagt. Dies bewirkt eine Verformung des Führungshülsenelements 20. Die Verformung des Führungshülsenelements 20 ist dabei mit einer gestrichelten Linie in 4 eingezeichnet. Die Darstellung des Führungshülsenelements 20 mit der durchgezogenen Linie zeigt das Führungshülsenelement 20, wenn es nicht mit Druck beaufschlagt ist bzw. wenn der Düseninnendruck beispielsweise im Wesentlichen 0 bar beträgt.
Mit anderen Worten wurde die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 im vorliegenden Fall mit Druck beaufschlagt. D. h. es wurde beispielsweise Kraftstoff in die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 eingeleitet, beispielsweise mit einem Druck von ca. 2000 bar. Der Druck des Kraftstoffs in dem Hochdruckraum 22 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10 bewirkt, dass das Führungshülsenelement 20 zusammengedrückt wird (gestrichelte Linie) und dadurch eine Leckage bzw. ein Leckagedruck P_L reduziert wird, hier eine Leckage beispielsweise von dem Hochdruckraum 22 in den Niederdruckraum 24. Bei einem großen Druck von beispielsweise 2000 bar deformiert sich das Führungshülsenelement 20 derart, dass ein fast konstanter bzw. nahezu konstanter oder im Wesentlichen konstanter Führungsspalt 52 entsteht. Die Länge L kennzeichnet hierbei den Bereich der Paarung zwischen dem Führungshülsenelement 20 und dem Einspritzventilelement 14 bzw. die Gesamtlänge des Führungsspalts 52. In dem Beispiel, wie es in 4 gezeigt ist, ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 in der geschlossenen Position dargestellt, die die Ausgangsposition des Einspritzventilelements 14 darstellt. Mit dem Weg X ist wiederum die Strecke des Führungsspalts 52 dargestellt. Der Führungsspalt 52 bildet hierbei, wie zuvor beschrieben, den Spalt zwischen dem Einspritzventilelement 14 und dem Führungshülsenelement 20.
In 5 ist nun ein schematisches, vereinfachtes Diagramm gezeigt, in welchem der Verlauf des Leckagedrucks P_L dargestellt ist, bei einer Druckbeaufschlagung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 10, beispielsweise mit einem Druck von ca. 2000 bar.
Wie aus dem Diagramm in 5 entnommen werden kann, ist der Leckagedruck P_L am Anfang des Führungsspalts 52 am größtem bzw. am Anfang der Strecke X des Führungsspalts, hier bei X = 0. Nach oben wird das Führungshülsenelement durch die Druckbeaufschlagung entsprechend stärker zusammengedrückt, so dass der Leckagedruck P_L über die Länge L des Führungsspalts abnimmt, bis zum Ende des Führungsspalts bzw. X = L. Dabei kann der Leckagedruck am Ende des Führungsspalts bzw. bei X = L im Wesentlichen Null oder nahezu Null betragen, so dass im Wesentlichen keine Leckage zwischen dem Hochdruckraum und dem Niederdruckraum auftritt.
Des Weiteren ist in 6 ein schematisches, vereinfachtes Diagramm gezeigt, in welchem ein Führungsspalt dargestellt ist, der über die seine Länge L nicht konstant ist sondern variiert.
Aus dem Diagramm in 6 kann dabei entnommen werden, dass ein Führungsspalt zwischen dem Führungshülsenelement und dem Einspritzventilelement, am Anfang, d. h. bei X = 0 einen Führungsspalt von beispielsweise 3 μm aufweist. Der Führungsspalt vergrößert sich gemäß 6 zu seinem Ende hin bei X = L auf eine Spaltgröße von 16 μm. D. h. der Führungsspalt nimmt zu seinem Ende hin allmählich zu. Der Führungsspalt kann zu seinem Ende (X = L) hin größer gestaltet werden als an seinem Anfang (X = 0), da er zu seinem Ende (X = L) hin stärker zusammengedrückt wird als in seinem Anfangsbereich. Grundsätzlich kann der Führungsspalt (52) über seine Länge aber auch konstant gestaltet werden.
Weiter ist in 7 ein schematisches, vereinfachtes Diagramm gezeigt, in welchem die Leckage bei einer Standard-Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß 1 und einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt ist.
Wie aus 7 entnommen werden kann, nimmt die Leckage Q bei einer Standarddüse bzw. einer Standard-Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß 1 mit steigendem Düseninnendruck stark zu. Insbesondere bei einer Druckbeaufschlagung mit hohen Drücken von größer 1000 bar bzw. von Drücken bis zu 2000 bar nimmt die Leckage Q bei der Standard-Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß 1 signifikant zu. Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung steigt die Leckage Q stattdessen bei kleineren Drücken zunächst leicht an, da das Führungshülsenelement in diesem Bereich infolge der niedrigen bzw. geringen Druckbeaufschlagung noch nicht so stark bzw. zunächst nur geringfügig zusammengedrückt wird. Bei Erreichen von etwas höheren Drücken und insbesondere bei Erreichen von hohen Drücken von 1000 bar und größer bis hin zu beispielsweise 2000 bar nimmt die Leckage Q im Wesentlichen nicht mehr zu sondern bleibt auf einem geringen Leckagewert Q, wie 7 zeigt. Die Leckage Q kann daher insbesondere bei hohen Drücken von 1000 bar und höher signifikant reduziert werden gegenüber der Leckage Q wie sie bei Standard-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, gemäß 1, auftritt. Die Standard-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen stellen dagegen nur bei verhältnismäßig kleinen Düseninnendrücken eine Reduzierung der Leckage Q bereit, während diese bei hohen Düseninnendrücken wiederum drastisch ansteigt.
In 8 ist des Weiteren ein Ausschnitt eines Führungshülsenelements 20 und eines Einspritzventilelements 14 gezeigt. Das Führungshülsenelement 20 und das Einspritzventilelement 14 bilden dabei einen Führungsspalt 52 der einen variablen Querschnitt aufweist. Genauer gesagt ist in dem in 8 dargestellten Beispiel, die Außenseite des Einspritzventilelements 14 gestuft ausgebildet, beispielsweise in Form von konischen bzw. abgeschrägten Stufen 54, 56, 58. Grundsätzlich können die Stufen aber auch beispielsweise zylindrisch abgestuft ausgebildet werden. Des Weiteren ist die Innenseite des Führungshülsenelements 20 beispielsweise ebenfalls konisch ausgebildet. Ebenso kann das Führungshülsenelement 20 auf seiner Innenseite aber auch zylindrisch ausgebildet sein.
In 8 sind beispielsweise drei Stufen 54, 56, 58 vorgesehen, wobei die erste Stufe 54 einen Führungsspaltabschnitt mit einem Spiel beispielsweise in einem Bereich von 1 μm bis 2 μm aufweist. Die zweite Stufe 56 bildet einen Führungsspaltabschnitt mit einem größeren Spiel als das Spiel der ersten Stufe 54, beispielsweise einem Spiel in einem Bereich von 4 μm bis 5 μm. Die dritte Stufe 58 bildet weiter einen Führungsspaltabschnitt mit einem Spiel das größer ist als das Spiel der ersten und zweiten Stufe 54, 56, beispielsweise ein Spiel in einem Bereich von 10 μm bis 25 μm. Der Grund hierfür ist, dass im vorliegenden Fall, das Führungshülsenelement 20 im oberen Bereich am stärksten zusammengedrückt wird, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit Druck beaufschlagt wird, während der untere Bereich des Führungshülsenelements 20 weniger stark zusammengedrückt wird und daher das Spiel kleiner sein sollte, um eine Leckage geeignet zu verhindern oder zumindest zu reduzieren.
Das Spiel des Führungsspalts 52 vergrößert sich also im vorliegenden Beispiel von unten nach oben. Es kann aber grundsätzlich auch umgekehrt vorgesehen werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Die Werte für das jeweilige Spiel der ersten, zweiten und dritten Stufe 54, 56, 58 sind lediglich beispielhaft und die Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
Des Weiteren kann die Abstufung entsprechend auch auf der Innenseite des Führungshülsenelements 20 vorgesehen werden (nicht dargestellt) statt auf einem Abschnitt der Außenseite des Einspritzventilelements 14. Es können aber auch sowohl auf der Innenseite des Führungshülsenelements 20 und auf der dazu korrespondierenden Außenseite des Einspritzventilelements 14 eine Abstufung vorgesehen sein (nicht dargestellt).
Des Weiteren können wenigsten zwei, drei oder mehr Stufen 54, 56, 58 vorgesehen werden, die beispielsweise konische und/oder zylindrisch ausgebildet sind bzw. einen konischen und einen zylindrischen Abschnitt aufweisen können. Des Weiteren kann eine konische Abstufung des Einspritzventilelements 14 mit einer zylindrischen Innenwand des Führungshülsenelements 20 kombiniert werden und umgekehrt. Genauso kann eine zylindrische Abstufung des Einspritzventilelements 14 mit einer zylindrischen oder konischen Innenwand des Führungshülsenelements 14 kombiniert werden und umgekehrt.

Claims

Kraftstoffeinspritzvorrichtung (10) zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (10) ein Einspritzventilelement (14) mit einem ersten Abschnitt (26) aufweist, auf welchem ein Führungshülsenelement (20) angeordnet ist, wobei in einem Bereich um das Führungshülsenelement (20) ein erster Druckraum (22) vorgesehen ist, wobei das Führungshülsenelement (20) und/oder das Einspritzventilelement (14) zumindest im Bereich der Paarung mit dem Führungshülsenelement (20) konisch abgeschrägte Stufen (54, 56, 58) aufweist, wobei sich der Führungsspalt (52) zwischen dem Führungshülsenelement (20) und dem Einspritzventilelement (14) verändert, derart dass sich ein Spiel des Führungsspalts (52) von der Seite des Düsenkörpersitzes (34) zur Seite des Kraftstoffzulaufs (50) hin vergrössert oder umgekehrt.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, der erste Druckraum (22) um einen Bereich des Führungshülsenelements (20) ein Hochdruckraum (22) ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, ein zweiter Druckraum (24) zwischen der Innenseite des Führungshülsenelements (20) und dem Ende des Einspritzventilelements (14) ausgebildet ist, wobei der zweite Druckraum (24) ein Niederdruckraum (24) ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass, das Spiel zwischen dem Führungshülsenelement (20) und dem ersten Abschnitt (26) des Einspritzventilelements reduzierbar ist, durch Beaufschlagung des ersten Druckraums (22) mit einem Druck in einem Bereich von bis zu 2.000 bar und größer.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass, das Führungshülsenelement (20) gegen eine Injektorkörpereinrichtung (30) oder ein Anschlagelement (32) der Injektorkörpereinrichtung (30) dichtend angedrückt ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass, wenigstens ein Federelement (28) zum Andrücken des Führungshülsenelements (20) auf dem Einspritzventilelement (14) vorgesehen ist, wobei zusätzlich das Einspritzventilelement (14) mit einem Bundabschnitt (36) vorgesehen ist zum Abstützen des Federelements (28), wobei eine oder mehrere Einstellelemente (38) zwischen dem Bundabschnitt (36) und dem Federelement (28) angeordnet sind.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass, das Einspritzventilelement (14) einen zweiten Abschnitt (40) aufweist, in dem die Düsenkörpereinrichtung (12) angeordnet ist, wobei der zweite Abschnitt (40) zum Durchtritt von Kraftstoff eine oder mehr Aussparungen (48) aufweist, die in Form von abgeflachten Flächen ausgebildet sind.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass, das Einspritzventilelement (14) einen dritten Abschnitt (42) aufweist, der mit einem Ende in einer geschlossenen Position der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (10) die Einspritzöffnungen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (10) verschließt.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass, der dritte Abschnitt (42) des Einspritzventilelements (14) einen Ringspalt mit der Düsenkörpereinrichtung (12) bildet.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass, als Betätigungseinrichtung zum Betätigen des Einspritzventilelements (14) ein Piezoaktor vorsehbar ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass, das die Betätigungseinrichtung ein Steuerkolbenelement (44) aufweist, mit dem das Einspritzventilelement (14) betätigbar ist, wobei zusätzlich ein Hubeinstellbolzenelement (46) beweglich zwischen dem Steuerkolbenelement (44) und dem Einspritzventilelement (14) angeordnet ist, wobei das Hubeinstellbolzenelement (46) in der Injektorkörpereinrichtung (30) oder dem Anschlagelement (32) angeordnet ist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass, das wenigstens eine Kraftstoffzuführung (50) in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung (10) vorgesehen ist, über die Kraftstoff dem Hochdruckraum (22) zugeführt wird.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass, das Spiel zwischen dem Führungshülsenelement (20) und dem Einspritzventilelement (14) in einem Bereich von 7 μm bis 8 μm und/oder das Spiel zwischen dem zweiten Abschnitt (40) des Einspritzventilelements (14) und der Düsenkörpereinrichtung (12) in einem Bereich von 2 μm bis 3 μm liegt.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass, ein erstes dem Düsenkörpersitz (34) nächstliegendes Ende des Führungshülsenelements (20) mit dem Einspritzventilelement (14) ein Spiel bildet das in einem Bereich von 2 μm bis 3 μm liegt und/oder ein zweites, der Kraftstoffzuführung (50) nächstliegendes Ende des Führungshülsenelements (20) mit dem Einspritzventilelement (14) ein Spiel in einem Bereich 10 μm bis 16 μm bildet.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass, das Führungshülsenelement (20) eine Wandstärke in einem Bereich von ca. 1 mm bis 1,4 mm aufweist.
Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass, das Führungshülsenelement (20) aus 18CrNi8 besteht.