EINSPRITZANORDNUNG FÜR EIN KRAFTSTOFF-SPEICHEREINSPRITZSYSTEM EINER VERBRENNUNGSMASCHINE

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft eine Einspritzanordnung für ein Kraftstoff-Speichereinspritzsystem einer Verbrennungsmaschine nach der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.

[0002] Derartige Einspritzanordnungen sind aus der Praxis hinlänglich bekannt. Kraftstoff-Speichereinspritzsysteme, Common-Rail-Einspritzsysteme, für eine mehrzylindrige Verbrennungsmaschine weisen einen Hochdruck-Kraftstoffverteiler bzw. Rail auf, von dem mehrere Hochdruck-Kraftstoffversor-gungswege zu je einer in einen der Zylinderbrennräume der Verbrennungsmaschine ragenden Einspritzdüse führen.

[0003] Die Kraftstoffeinspritzung in den jeweiligen Brennraum wird mittels einer Düsennadel gesteuert, die die jeweilige Einspritzdüse abhängig vom Druck in einer Steuerkammer öffnet und schließt. Zum Druckaufbau in der Steuerkammer ist ein stets offener Zulaufkanal vorgesehen, durch den unter dem Rail-Druck stehender Kraftstoff vom jeweiligen Kraftstoffversorgungsweg in die Steuerkammer strömen kann. Über einen gesonderten Ablaufweg kann Kraftstoff aus der Steuerkammer abgelassen und so eine Druckentspannung in der Steuerkammer herbeigeführt werden. Durch wahlweises Öffnen und Schließen eines in dem Ablaufweg angeordneten Absperrventils kann das Druckniveau in der Steuerkammer und damit die Position der Düsennadel beeinflußt werden.

[0004] Wird das Ventil geöffnet, fließt Kraftstoff aus der Steuerkammer ab. Der damit einhergehende Druckabfall in der Steuerkammer führt dazu, daß die Düsennadel von einem Sitz an der Einspritzdüse abhebt und es tritt Kraftstoff aus der Einspritzdüse aus. Wird das Ventil wieder geschlossen, erhöht sich durch den über den Zulaufkanal nachströmenden Kraftstoff der Druck in der Steuerkammer wieder. Durch diesen Druckanstieg wird die Düsennadel wieder gegen ihren Sitz gedrückt und verschließt die Einspritzdüse. Der Ablaufweg und der Zulaufkanal sind dabei so gestaltet, daß bei offenem Ablaufweg die Durchflußrate des über den Ablaufweg abfließenden Kraftstoffs größer als die Durchflußrate des durch den Zulaufkanal nachfließenden Kraftstoffs ist, so daß effektiv das Kraftstoffvolumen in der Steuerkammer kleiner wird.

[0005] Die Dosiergenauigkeit der eingespritzten Kraftstoffmenge wird wesentlich durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit der die Einspritzdüse geöffnet und geschlossen werden kann. Beim Schließen der Düse kann es aufgrund des vergleichsweise kleinen Durchlaßquerschnitts des Zulaufkanals sein, daß Kraftstoff nur in ungenügender Menge nachfließt, um ausreichend schnelle Schließzeiten zu erreichen.

[0006] Um dennoch die erlittenen Kraftstoffverluste in der Steuerkammer hinreichend schnell ausgleichen zu können, ist es bekannt, von dem Kraftstoffversorgungsweg einen Bypasskanal abzuzweigen, der in den Ablaufweg mündet. Sofern das Absperrventil geschlossen ist, kann durch diesen Bypasskanal ein zusätzlicher Kraftstoffstrom aus dem Kraftstoffversorgungsweg über einen steuerkammernahen Teil des Ablaufwegs in die Steuerkammer fließen. Es hat sich gezeigt, daß hierdurch höhere Schließgeschwindigkeiten der Düsennadel erzielbar sind.

[0007] Es hat sich allerdings auch gezeigt, daß das Einmünden des Bypasskanals in den Ablaufweg Störungen des Strömungsverhaltens des Kraftstoffs beim Abfließen aus der Steuerkammer hervorrufen kann. Beispielsweise können unvermeidbare Strömungskanten an der Einmündungsstelle zu Verwirbelungen führen, die letztlich verhindern, daß die zum öffnen der Einspritzdüse erforderliche Kraftstoffmenge mit der gewünschten Schnelligkeit aus der Steuerkammer abfließt. Das verzögerte Öffnen der Einspritzdüse kann sich dann nachteilig auf die Dosiergenauigkeit auswirken.

[0008] Aus der WO 01/73287 A1 ist bereits ein Einspritzventil bekannt, bei dem eine Kraftstoffleitung zu einer im Ablaufweg ausgebildeten ventilkammer vorgesehen ist. Auf diese Weise kann ein schnelleres Schließen der

[0009] Düsennadel bewirkt werden. Dieses Dokument stellt jedoch lediglich einen Stand der Technik nach Art. 54 (3) EPU i.V. mit Art. 54 (4) EPÜ dar.

Vorteile der Erfindung

[0010] Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, daß die Einmündungsstelle des Bypasskanals in den Ablaufweg im Bereich der Ventilkammer liegt. Es hat sich gezeigt, daß durch diese Lokalisierung der Einmündungsstelle unerwünschte Störungen des Strömungsverhaltens des aus der Steuerkammer abfließenden Kraftstoffs sehr gering gehalten werden können. Da im Bereich der Ventilkammer in der Regel ohnehin mit verstärkten Turbulenzen des Kraftstoffstroms gerechnet werden muß, kann der zusätzliche Verwirbelungseffekt der Strömungskanten der Einmündungsstelle gegenüber diesen Turbulenzen in den Hintergrund treten.

[0011] Ist der Bypasskanal offen, fließt Kraftstoff - sofern ein Druckgefälle besteht - aus dem Kraftstoffversorgungsweg über den Bypasskanal in den Ablaufweg und erhöht dort den Druck. Während dieser Effekt beim Schließen der Einspritzdüse erwünscht ist, um die Steuerkammer rascher zu befüllen, kann beim Öffnen der Einspritzdüse der über den Bypasskanal in den Ablaufweg einbiegende Kraftstoffstrom das Abfließen des Kraftstoffs aus der Steuerkammer zum Teil erheblich behindern und so zu einem verzögerten Öffnen der Einspritzdüse führen. Die erfindungsgemäße Lokalisierung der Einmündungsstelle des Bypasskanals hat sich auch diesbezüglich als vorteilhaft erwiesen.

[0012] Im Bereich der Ventilkammer besteht ausreichende konstruktive Gestaltungsfreiheit, um den Bypasskanal so in den Ablaufweg münden zu lassen, daß derartige Behinderungen des Kraftstoffablaufs möglichst gering gehalten werden können. Der Bypasskanal kann deswegen ohne weiteres stets offen sein.

[0013] Im Ablaufweg wird stromaufwärts der Ventilkammer in der Regel eine Ablaufdrossel angeordnet sein, mittels der ein gewünschter Durchfluß des ablaufenden Kraftstoffs eingestellt werden kann. Diese Ablaufdrossel weist längs des Ablaufwegs bevorzugt Abstand von der Ventilkammer auf.

[0014] Es hat sich gezeigt, daß die Gestaltung des zwischen der Ablaufdrossel und der Ventilkammer liegenden Bereichs des Ablaufwegs von wesentlicher Bedeutung für das Strömungsverhalten des abfließenden Kraftstoffs sein kann. Insbesondere kann durch geeignete Gestaltung dieses Bereichs des Ablaufwegs Kavitation in der Ablaufdrossel bei Kraftstoffablauf aus der Steuerkammer herbeigeführt werden. Kavitation in der Ablaufdrossel hat den Vorteil, daß der Durchfluß durch die Ablaufdrossel unabhängig vom Druck in der Ventilkammer und damit unabhängig von einem etwaigen Kraftstoffzufluß über den Bypasskanal ist.

[0015] Indem erfindungsgemäß der Bypasskanal in die Ventilkammer mündet und der zwischen der Ablaufdrossel und der Ventilkammer liegende Bereich des Ablaufwegs somit frei von Strömungskanten ist, die durch das Einmünden des Bypasskanals entstehen, kann dieser Bereich des Ablaufwegs gestalterisch leichter im Hinblick auf ein gewünschtes Strömungsverhalten beim Kraftstoffablauf optimiert werden, als es der Fall wäre, wenn der Bypasskanal zwischen der Ablaufdrossel und der Ventilkammer in den Ablaufweg münden würde.

[0016] Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das Absperrelement als zwischen zwei gegenüberliegenden Ventilsitzen in der Ventilkammer verstellbares Sitzelement ausgebildet ist, daß an den beiden Ventilsitzen der strom-aufwärtige und der stromabwärtige Abschnitt des Ablaufwegs in die Ventilkammer münden und daß die Einmündungsstelle des Bypasskanals in die Ventilkammer - bezogen auf die Ablaufrichtung des Kraftstoffs - zwischen den beiden Ventilsitzen liegt.

[0017] Es versteht sich jedoch, daß eine Ausführung des Absperrventils als Kolbenschieberventil oder als Einsitz-Ventil im Rahmen der Erfindung keineswegs ausgeschlossen ist.

[0018] Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

[0019] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar

Figur 1 eine schematische, ausschnittsweise Darstellung einer Injektorbaugruppe eines Speichereinspritzsystems im Längsschnitt, und

Figur 2 schematisch ein Mengenkennfeld der Injektorbaugruppe nach Figur 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0020] In Figur 1 ist eine Druckquelle 10 eines ein Common-Rail-Einspritzsystem darstellenden Speichereinspritzsystems angedeutet, die Diesel-Kraftstoff unter einem hohen Druck von beispielsweise mehr als 1500 bar in ein Verteilerrohr bzw. Rail 12 einspeist. Von dem Verteilerrohr 12 gehen mehrere Kraftstoffzufuhrleitungen 14 ab, die zur Kraftstoffversorgung je einer Einspritzdüse 16 dienen. Die Einspritzdüse 16 ragt in nicht näher dargestellter Weise in einen Zylinderbrennraum einer mehrzylindrigen Verbrennungsmaschine, beispielsweise eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors. Sie ist Teil einer allgemein mit 18 bezeichneten Injektorbaugruppe, welche als vormontierbare Baueinheit in einen Zylinderblock der Verbrennungsmaschine einsetzbar ist.

[0021] Die Injektorbaugruppe 18 weist eine Gehäusebaugruppe 20 mit einem Düsengehäuse 22 und einem Ventilgehäuse 24 auf. In dem Düsengehäuse 22 ist eine längs einer Gehäuseachse 26 verlaufende Führungsbohrung 28 ausgebildet, in der eine längliche Düsennadel 30 axial beweglich geführt ist. An einer Nadelspitze 32 weist die Düsennadel 30 eine Schließfläche 34 auf, mit welcher sie in dichte Anlage an einen am Düsengehäuse 22 ausgebildeten Nadelsitz 36 bringbar ist.

[0022] Wenn die Düsennadel 30 am Nadelsitz 36 anliegt, d.h. sich in Nadelschließstellung befindet, ist der Kraftstoffaustritt aus einer Düsenlochanordnung 38 an dem in den Brennraum ragenden Ende des Düsengehäuses 22 gesperrt. Ist sie dagegen vom Nadelsitz 36 abgehoben, d.h. in Nadelöffnungsstellung, kann Kraftstoff aus einem zwischen der Düsennadel 30 und dem Umfangsmantel der Führungsbohrung 28 gebildeten Ringraum 40 an dem Nadelsitz 36 vorbei zu der Düsenlochanordnung 38 strömen und dort im wesentlichen unter dem Hochdruck bzw. Rail-Druck stehend in den Brennraum gespritzt werden.

[0023] Die Düsennadel 30 ist durch eine Vorspannfeder 42 in Richtung auf ihre Schließstellung vorgespannt. Die Vorspannfeder 42 ist in einem im Düsengehäuse 22 ausgebildeten Federraum 44 untergebracht. Sie stützt sich einerseits über eine das brennraumferne Ende der Düsennadel 30 dichtend, jedoch axial beweglich aufnehmende, mit einer Beißkante in das Ventilgehäuse 24 beißende Hülse 46 an der Gehäusebaugruppe 20 und andererseits über einen auf die Düsennadel 30 aufgesteckten Federteller 48 an der Düsennadel 30 ab. Der Federteller 48 stützt sich dabei an einem in eine Umfangsnut der Düsennadel 30 eingesetzten Haltering 50 ab.

[0024] In den Federraum 44 mündet eine in der Gehäusebaugruppe 20 ausgebildete Bohrung 52, in die über die betreffende Kraftstoffzufuhrleitung 14 im wesentlichen unter dem Rail-Druck stehender Kraftstoff eingeleitet wird. Aus dem Federraum 44 gelangt der Kraftstoff über den Ringraum 40 in den Bereich des Nadelsitzes 36. In Axialbereichen, in denen die Düsennadel 30 am Umfangsmantel der Führungsbohrung 28 zu Führungszwecken anliegt, strömt der Kraftstoff dabei an einer oder mehreren Abflachungen 54 des Düsennadelumfangs vorbei.

[0025] Zwischen einer brennraumfernen Stirnfläche 56 der Düsennadel 30, der Hülse 46 und dem Ventilgehäuse 24 ist eine Steuerkammer 58 begrenzt, in die ein mit einer Zulaufdrossel 60 ausgeführter Zulaufkanal 62 mündet. Durch den Zulaufkanal 62 kann Kraftstoff aus dem Federraum 44 in die Steuerkammer 58 einströmen. Über einen mit einer Ablaufdrossel 64 ausgeführten Ablaufkanal 66 kann Kraftstoff aus der Steuerkammer 58 zu einem nicht näher dargestellten Entlastungsraum abfließen.

[0026] Ein mittels eines nur schematisch angedeuteten elektromagnetischen oder vorzugsweise piezoelektrischen Stellers 68 betätigbares Absperrventil 70 erlaubt es, den Kraftstoffabfluß zu dem Entlastungsraum zu sperren.

[0027] Durch die Vorspannfeder 42 und die Einwirkung des in der Steuerkammer 58 herrschenden Drucks auf die Nadelstirnfläche 56 wird eine axial zum Brennraum hin gerichtete Schließkraft auf die Düsennadel 30 ausgeübt. Dieser Schließkraft wirkt axial eine Öffnungskraft entgegen, die infolge der Einwirkung des in dem Federraum 44 bzw. dem Ringraum 40 herrschenden Drucks auf eine an der Düsennadel 30 ausgebildete Stufenfläche 72 auf die Düsennadel 30 ausgeübt wird. Befindet sich das Absperrventil 70 in einer geschlossenen Stellung und ist der Kraftstoffabfluß durch den Ablaufkanal 66 somit gesperrt, ist im stationären Zustand die Schließkraft größer als die Öffnungskraft, weshalb die Düsennadel 30 dann ihre Schließstellung einnimmt. Wird das Absperrventil 70 daraufhin geöffnet, fließt Kraftstoff aus der Steuerkammer 58 ab.

[0028] Die Durchflußquerschnitte der Zulaufdrossel 60 und der Ablaufdrossel 64 sind dabei so aufeinander abgestimmt, daß der Zufluß durch den Zulaufkanal 62 schwächer als der Abfluß durch den Ablaufkanal 66 ist und demnach ein Nettoabfluß von Kraftstoff resultiert. Der folgende Druckabfall in der Steuerkammer 58 bewirkt, daß die Schließkraft unter die Öffnungskraft sinkt und die Düsennadel 30 vom Nadelsitz 36 abhebt.

[0029] Soll die Einspritzung beendet werden, wird das Absperrventil 70 wieder in eine geschlossene Stellung gebracht. Dies sperrt den Kraftstoffabfluß durch den Ablaufkanal 64. Durch den Zulaufkanal 62 fließt weiterhin Kraftstoff aus dem Federraum 44 in die Steuerkammer 58, wobei der Druck in der Steuerkammer 58 wieder ansteigt. Sobald der Druck in der Steuerkammer 58 ein Niveau erreicht, bei dem die Schließkraft größer als die Öffnungskraft ist, geht die Düsennadel 30 in ihre Schließstellung, was den Kraftstoffaustritt aus der Düsenlochanordnung 38 stoppt.

[0030] Um schnelle Nadelschließgeschwindigkeiten zu erreichen, muß für einen raschen Druckanstieg in der Steuerkammer 58 nach Schließen des Absperrventils 70 gesorgt werden. Der Durchfluß durch den Zulaufkanal 62 ist vergleichsweise gering. Eine Vergrößerung des Durchflußquerschnitts der Zulaufdrossel 60 kommt aber nur in sehr engen Grenzen in Betracht, weil ansonsten die Gefahr besteht, daß bei geöffnetem Absperrventil 70 der Nettoabfluß an Kraftstoff nicht mehr ausreicht, um die Düsennadel 30 zu öffnen.

[0031] Es ist deshalb ein Bypasskanal 74 vorgesehen, mittels dessen ein zusätzlicher Kraftstoffzufluß in die Steuerkammer 58 erzielbar ist. Der Bypasskanal 74 zweigt von der Bohrung 52 oder vom Federraum 44 ab und wird - genauso wie der Zulaufkanal 62 - mit Kraftstoff gespeist, der im wesentlichen unter dem Rail-Druck steht.

[0032] Der zusätzliche Kraftstoffzufluß durch den Bypasskanal 74 läßt den Druck in der Steuerkammer 58 schneller als bei alleiniger Befüllung durch den Zulaufkanal 62 wieder auf das Niveau ansteigen, das nötig ist, um die Düsennadel 30 aus ihrer Öffnungs- in ihre Schließstellung zu überführen. Letztlich kann so die in den Brennraum eingespritzte Kraftstoffmenge feiner dosiert werden. Dies läßt sich anhand des schematischen Mengenkennfelds der Figur 2 gut erkennen.

[0033] In Figur 2 ist an der Abszisse die Zeitdauer t aufgetragen, während der eine elektrische Ansteuerung des Stellers 68 im Sinne eines Offenhaltens des Ventils 70 erfolgt. Die Ordinate gibt die eingespritzte Kraftstoffmenge M wieder. Mit durchgezogener Linie L1 ist der Zusammenhang zwischen Ansteuerzeit und Einspritzmenge bei Vorhandensein des Bypasskanals 74 dargestellt, während die gestrichelte Linie L2 diesen Zusammenhang bei fehlendem Bypasskanal veranschaulicht.

[0034] Man erkennt, daß die Kennlinie L1 flacher als die Kennlinie L2 ist. Dies bedeutet, daß bei gleicher Ansteuerzeit weniger Kraftstoff aus der Einspritzdüse 16 austritt, wenn der Bypasskanal 74 vorhanden ist. Der Grund hierfür ist, daß nach Wegnahme der Bestromung des Stellers 68 bzw. nach Schließen des Ventils 70 die Düsennadel 30 bei fehlendem Bypasskanal 74 länger braucht, um aus ihrer Öffnungsstellung in ihre Schließstellung zurückzukehren, als es der Fall ist, wenn ein zusätzlicher Kraftstoffstrom durch den Bypasskanal 74 das Nadelschließen beschleunigt.

[0035] Nach Schließen des Ventils 70 ist die Einspritzdüse 16 bei fehlendem Bypasskanal 74 somit noch für eine längere Zeit offen als bei vorhandenem Bypasskanal 74. Dementsprechend ist auch der Gesamtausstoß an Kraftstoff bei fehlendem Bypasskanal 74 größer. Die flachere Kennlinie L1 bei vorhandenem Bypasskanal 74 erlaubt es, die eingespritzte Kraftstoffmenge feiner zu dosieren, und führt so zu einem insgesamt toleranzunkritischeren Injektor.

[0036] Das Absperrventil 70 ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel als sogenanntes doppeltschaltendes Wegeventil ausgeführt, dessen Absperrelement 76 - hier ein kugelförmiges Sitzelement - mittels des Stellers 68 in einer Ventilkammer 78 zwischen zwei Endstellungen und mindestens einer Zwischenstellung verstellbar ist.

[0037] In den beiden Endstellungen bzw. Ventilschließstellungen ist der Ablaufkanal 66 gegen Kraftstoffabfluß aus der Steuerkammer 58 gesperrt. In der mindestens einen Zwischenstellung bzw. Ventilöffnungsstellung ist er dagegen für Kraftstoffabfluß aus der Steuerkammer 58 freigegeben.

[0038] Diese Ausbildung des Ventils 70 macht es leicht, eine Voreinspritzungs- und eine Haupteinspritzungsphase zu realisieren. Zur Voreinspritzung wird das Absperrelement 76 aus einer ersten der Endstellungen in die zweite bewegt, zur Haupteinspritzung wird es aus der zweiten Endstellung in die erste zurückbewegt. Die Zeit, während der sich das Absperrelement 76 dabei jeweils zwischen den beiden Endstellungen aufhält, bestimmt die zur Vor- bzw. Haupteinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge. Insbesondere kann das Absperrelement 76 zur Voreinspritzung zügig, also ohne längeren Zwischenaufenthalt aus der ersten in die zweite Endstellung bewegt werden, so daß nur wenig Kraftstoff ausgespritzt wird. Zur Haupteinspritzung kann das Absperrelement 76 eine gewisse Zeit in der Zwischenstellung gehalten werden, um den Austritt einer entsprechend größeren Kraftstoffmenge zu ermöglichen.

[0039] Es versteht sich, daß der Steller 68 hierzu als Positioniersteller ausgelegt sein muß, der eine Positionierung des Absperrelements 76 auch in die mindestens eine Zwischenstellung ermöglicht.

[0040] Die Ventilkammer 78 bildet eine Strömungsverbindung zwischen einem - bezogen auf die Ablaufrichtung des Kraftstoffs - stromaufwärtigen Teil 66' und einem stromabwärtigen Teil 66" des Ablaufkanals 66. An der Einmündungsstelle des stromabwärtigen Teils 66" in die Ventilkammer 78 ist ein erster Ventilsitz 80 für das als Kugel- oder Flachsitzelement ausgebildete Absperrelement 76 gebildet, an der Einmündungsstelle des stromaufwärtigen Teils 66' ein zweiter Ventilsitz 82. Die Anlage des Absperrelements 76 am ersten Ventilsitz 80 definiert die erste der beiden oben angesprochenen Endstellungen, die Anlage am zweiten Ventilsitz 82 die zweite Endstellung. Das Absperrelement 76 kann in nicht näher dargestellter Weise in die erste Endstellung federvorgespannt sein.

[0041] Der Bypasskanal 74 mündet ebenfalls in die Ventilkammer 78. Die Ausbildung des Ventils 70 mit zwei gegenüberliegenden Ventilsitzen 80, 82 hat dann zur Folge, daß in der ersten Endstellung des Absperrelements 76, d.h. in Anlage am ersten Ventilsitz 80, ein die Befüllung der Steuerkammer 58 beschleunigender Kraftstoffstrom durch den Bypasskanal 74 in den stromaufwärtigen Teil 66' des Ablaufkanals 66 fließen kann.

[0042] In der zweiten Endstellung kann ein solcher Kraftstoffstrom jedoch nicht fließen. Der Zugang zum stromaufwärtigen Teil 66' des Ablaufkanals 66 wird durch die Anlage des Absperrelements 76 am zweiten Ventilsitz 82 versperrt. Dies muß allerdings nicht problematisch sein, denn wenn das Absperrelement 76 die zweite Endstellung nur nach Voreinspritzungen einnimmt, kann der Kraftstoffzufluß allein durch den Zulaufkanal 62 genügen, um die Kraftstoffverluste der Steuerkammer 58 hinreichend rasch auszugleichen. Während einer Voreinspritzung werden nämlich in der Regel nur geringe Kraftstoffmengen aus der Steuerkammer abfließen. Diese können auch ohne Unterstützung durch den Bypasskanal 74 rasch ersetzt werden.

[0043] Der Ablaufkanal 66 ist so gestaltet, daß der aus der Steuerkammer 58 abfließende Kraftstoff in der Ablaufdrossel 64 kavitiert. Dies hat den Vorteil, daß der Kraftstoffabfluß unabhängig von dem in der Ventilkammer 78 herrschenden Druck ist und deshalb auch durch eine Druckerhöhung in der Ventilkammer 78 nicht beeinträchtigt wird, die sich bei offenem Ventil 70 bedingt durch Kraftstoffzufluß über den Bypasskanal 74 einstellen kann.

[0044] Für das Auftreten von Kavitation ist nicht nur die Gestaltung der Ablaufdrossel 64 selbst verantwortlich. Wesentlichen Einfluß hat auch der stromabwärts an die Ablaufdrossel 64 unmittelbar anschließende Kanalabschnitt. Deshalb ist die Ablaufdrossel 64 hier nicht unmittelbar vor der Ventilkammer 78 angeordnet, sondern im Abstand von dieser. Zwischen der Ablaufdrossel 64 und der Ventilkammer 78 ist ein sogenannter Diffusor 84 ausgebildet, der die Kavitationsentstehung in der Ablaufdrossel 64 fördert. Würde der Bypasskanal 74 in den Diffusor 84 münden, würden Strömungskanten an der Einmündungsstelle die Kavitationsentstehung stören, wenn nicht sogar verhindern. Weil aber der Bypasskanal 74 im Abstand von dem Diffusor 84 in die Ventilkammer 78 mündet, können solche Störungen des Kavitationsverhaltens vermieden werden.

[0045] Auch der Einmündungswinkel, unter dem der Bypasskanal 74 in die Ventilkammer 78 einmündet, kann das Abflußverhalten des Kraftstoffs beeinflussen. Insbesondere ein spitzer Einmündungswinkel des Bypasskanals 74 bezüglich der Ablaufrichtung des Kraftstoffs kann zu guten Ergebnissen führen.

[0046] Der Bypasskanal 74 enthält ferner eine Bypassdrossel 86, deren Gestaltung einerseits im Hinblick auf einen möglichst großen Kraftstoffzufluß zur Steuerkammer 58, andererseits im Hinblick auf möglichst geringe Leckströme ausgelegt ist, die über den stromabwärtigen Teil 66'' des Ablaufkanals 66 ungenutzt abfließen, wenn das Ventil 70 offen ist oder das Absperrelement 76 am Ventilsitz 82 anliegt.

Ansprüche

Patentansprüche für folgende(n) Vertragsstaat(en): CH, ES, GB, LI

1. Einspritzanordnung für ein Kraftstoff-Speichereinspritz-system einer Verbrennungsmaschine, mit einer in einen Brennraum der Verbrennungsmaschine ragenden, aus einem Hochdruck-Kraftstoffverteiler (10) des Speichereinspritzsystems über einen Hochdruck-Kraftstoffversorgungsweg (14, 52, 44, 40) mit Kraftstoff versorgbaren Einspritzdüse (16) und einer die Einspritzdüse (16) abhängig vom Druck in einer Steuerkammer (58) öffnenden und schließenden Düsennadel (30), wobei zur Kraftstoffeinleitung in die Steuerkammer (58) ein von dem Kraftstoffversorgungsweg (14, 52, 44, 40) abzweigender Zulaufkanal (62) in die Steuerkammer (58) mündet und ein von der Steuerkammer (58) ausgehender Ablaufweg (66, 78) den Ablauf des Kraftstoffs aus der Steuerkammer (58) ermöglicht, wobei weiter ein Absperrventil (70) vorgesehen ist, mittels welchem ein - bezogen auf die Ablaufrichtung des Kraftstoffs - stromabwärtiger Abschnitt (66") des Ablaufwegs (66, 78) gegenüber einem stromaufwärtigen Abschnitt (66') des Ablaufwegs (66, 78) sperrbar ist, wobei weiter der stromabwärtige und der stromaufwärtige Abschnitt (66`, 66") des Ablaufwegs (66, 78) in eine Ventilkammer münden (78), in der ein Absperrelement (76) des Absperrventils (70) verstellbar angeordnet ist, und wobei von dem Kraftstoffversorgungsweg (14, 52, 44, 40) ein in den Ablaufweg (66, 78) mündender Bypasskanal (74) zur Einleitung eines zusätzlichen Kraftstoffstroms in die Steuerkammer (58) abgezweigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einmündungsstelle des Bypasskanals (74) in den Ablaufweg (66, 78) im Bereich der Ventilkammer (78) liegt.

2. Einspritzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Ablaufweg (66, 78) stromaufwärts der Ventilkammer (78) angeordnete Ablaufdrossel (64) längs des Ablaufwegs (66, 78) im Abstand von der Ventilkammer (78) angeordnet ist.

3. Einspritzanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablaufweg (66, 78), insbesondere in seinem zwischen der Ablaufdrossel (64) und der Ventilkammer (78) liegenden Bereich (84), derart ausgebildet ist, daß bei Kraftstoffablauf aus der Steuerkammer (58) Kavitation in der Ablaufdrossel (64) auftritt.

4. Einspritzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypasskanal (74) stets offen ist.

5. Einspritzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrelement (76) als zwischen zwei gegenüberliegenden Ventilsitzen (80, 82) in der Ventilkammer (78) verstellbares Sitzelement ausgebildet ist, daß an den beiden Ventilsitzen (80, 82) der stromaufwärtige und der stromabwärtige Abschnitt (66', 66") des Ablaufwegs (66, 78) in die Ventilkammer (78) münden und daß die Einmündungsstelle des Bypasskanals (74) in die Ventilkammer (78) - bezogen auf die Ablaufrichtung des Kraftstoffs - zwischen den beiden Ventilsitzen (80, 82) liegt.

6. Einspritzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (70) piezoelektrisch betätigt ist.

7. Einspritzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Bestandteil eines Common-Rail-Injektors.

Ansprüche

Patentansprüche für folgende(n) Vertragsstaat(en): DE, FR, IT

1. Einspritzanordnung für ein Kraftstoff-Speichereinspritz-system einer verbrennungsmaschine, mit einer in einen Brennraum der Verbrennungsmaschine ragenden, aus einem Hochdruck-Kraftstoffverteiler (10) des Speichereinspritzsystems über einen Hochdruck-Kraftstoffversorgungsweg (14, 52, 44, 40) mit Kraftstoff versorgbaren Einspritzdüse (16) und einer die Einspritzdüse (16) abhängig vom Druck in einer Steuerkammer (58) öffnenden und schließenden Düsennadel (30), wobei zur Kraftstoffeinleitung in die Steuerkammer (58) ein von dem Kraftstoffversorgungsweg (14, 52, 44, 40) abzweigender Zulaufkanal (62) in die Steuerkananer (58) mündet und ein von der Steuerkammer (58) ausgehender Ablaufweg (66, 78) den Ablauf des Kraftstoffs aus der Steuerkammer (58) ermöglicht, wobei weiter ein Absperrventil (70) vorgesehen ist, mittels welchem ein - bezogen auf die Ablaufrichtung des Kraftstoffs - stromabwärtiger Abschnitt (66") des Ablaufwegs (66, 78) gegenüber einem stromaufwärtigen Abschnitt (66') des Ablaufwegs (66, 78) sperrbar ist, wobei weiter der stromabwärtige und der stromaufwärtige Abschnitt (66', 66") des Ablaufwegs (66, 78) in eine ventilkammer münden (78), in der ein Absperrelement (76) des Absperrventils (70) verstellbar angeordnet ist, und wobei von dem Kraftstoffversorgungsweg (14, 52, 44, 40) ein in den Ablaufweg (66, 78) mündender Bypasskanal (74) zur Einleitung eines zusätzlichen Kraftstoffstroms in die Steuerkammer (58) abgezweigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einmündungsstelle des Bypasskanals (74) in den Ablaufweg (66, 78) im Bereich der Ventilkammer (78) liegt, wobei das Absperrelement (76) als zwischen zwei gegenüberliegenden Ventilsitzen (80, 82) in der Ventilkammer (78) verstellbares Sitzelement ausgebildet ist, daß an den beiden Ventilsitzen (80, 82) der stromaufwärtige und der stromabwärtige Abschnitt (66', 66") des Ablaufwegs (66, 78) in die Ventilkammer (78) münden und daß die Einmündungsstelle des Bypasskanals (74) in die Ventilkammer (78)- bezogen auf die Ablaufrichtung des Kraftstoffs - zwischen den beiden Ventilsitzen (80, 82) liegt.

2. Einspritzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Ablaufweg (66, 78) stromaufwärts der Ventilkammer (78) angeordnete Ablaufdrossel (64) längs des Ablaufwegs (66, 78) im Abstand von der Ventilkammer (78) angeordnet ist.

3. Einspritzanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablaufweg (66, 78), insbesondere in seinem zwischen der Ablaufdrossel (64) und der Ventilkammer (78) liegenden Bereich (84), derart ausgebildet ist, daß bei Kraftstoffablauf aus der Steuerkammer (58) Kavitation in der Ablaufdrossel (64) auftritt.

4. Einspritzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypasskanal (74) stets offen ist.

5. Einspritzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (70) piezoelektrisch betätigt ist.

6. Einspritzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Bestandteil eines Common-Rail-Injektors.

Claims

Claims for the following Contracting State(s): CH, ES, GB, LI

1. Injection arrangement for a fuel-accumulator injection system of an internal combustion engine, with an injection nozzle (16) which projects into a combustion space of the internal combustion engine and can be supplied with fuel from a high-pressure fuel distributor (10) of the accumulator injection system via a high-pressure fuel supply path (14, 52, 44, 40), and with a nozzle needle (30) opening and closing the injection nozzle (16) as a function of the pressure in a control chamber (58), an inflow duct (62), which branches off from the fuel supply path (14, 52, 44, 40), issuing into the control chamber (58) for the introduction of fuel into the control chamber (58), and an outflow path (66, 78), which emanates from the control chamber (58), allowing the fuel to flow out of the control chamber (58), a shut-off valve (70) further being provided, by means of which a portion (66' ') of the outflow path (66, 78) which is downstream in relation to the outflow direction of the fuel can be shut-off with respect to an upstream portion (66') of the outflow path (66, 78), further the downstream and the upstream portion (66', 66") of the outflow path (66, 78) issuing into a valve chamber (78), in which a shut-off element (76) of the shut-off valve (70) is arranged adjustably, and a bypass duct (74), which issues into the outflow path (66, 78), being branched off from the fuel supply path (14, 52, 44, 40) for the introduction of an additional fuel stream into the control chamber (58), characterized in that the point of issue of the bypass duct (74) into the outflow path (66, 78) lies in the region of the valve chamber (78).

2. Injection arrangement according to Claim 1, characterized in that an outflow throttle (64), arranged upstream of the valve chamber (78) in the outflow path (66, 78), is arranged at a distance from the valve chamber (78) along the outflow path (66, 78).

3. Injection arrangement according to Claim 2, characterized in that the outflow path (66, 78) is designed, particularly in its region (84) lying between the outflow throttle (64) and the valve chamber (78), in such a way that cavitation occurs in the outflow throttle (64) when fuel flows out of the control chamber (58).

4. Injection arrangement according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the bypass duct (74) is constantly open.

5. Injection arrangement according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the shut-off element (76) is designed as a seat element adjustable between two opposite valve seats (80, 82) in the valve chamber (78), in that the upstream and the downstream portion (66', 66") of the outflow path (66, 78) issue into the valve chamber (78) at the two valve seats (80, 82), and in that the point of issue of the bypass duct (74) into the valve chamber (78) lies between the two valve seats (80, 82) in relation to the outflow direction of the fuel.

6. Injection arrangement according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the shut-off valve (70) is actuated piezoelectrically.

7. Injection arrangement according to one of Claims 1 to 6, characterized by its use as a component of a common-rail injector.

Claims

Claims for the following Contracting State(s): DE, FR, IT

1. Injection arrangement for a fuel-accumulator injection system of an internal combustion engine, with an injection nozzle (16) which projects into a combustion space of the internal combustion engine and can be supplied with fuel from a high-pressure fuel distributor (10) of the accumulator injection system via a high-pressure fuel supply path (14, 52, 44, 40), and with a nozzle needle (30) opening and closing the injection nozzle (16) as a function of the pressure in a control chamber (58), an inflow duct (62), which branches off from the fuel supply path (14, 52, 44, 40), issuing into the control chamber (58) for the introduction of fuel into the control chamber (58), and an outflow path (66, 78), which emanates from the control chamber (58), allowing the fuel to flow out of the control chamber (58), a shut-off valve (70) further being provided, by means of which a portion (66") of the outflow path (66, 78) which is downstream in relation to the outflow direction of the fuel can be shut-off with respect to an upstream portion (66') of the outflow path (66, 78), further the downstream and the upstream portion (66', 66") of the outflow path (66, 78) issuing into a valve chamber (78), in which a shut-off element (76) of the shut-off valve (70) is arranged adjustably, and a bypass duct (74), which issues into the outflow path (66, 78), being branched off from the fuel supply path (14, 52, 44, 40) for the introduction of an additional fuel stream into the control chamber (58), characterized in that the point of issue of the bypass duct (74) into the outflow path (66, 78) lies in the region of the valve chamber (78), the shut-off element (76) being designed as a seat element adjustable between two opposite valve seats (80, 82) in the valve chamber (78), in that the upstream and the downstream portion (66', 66' ') of the outflow path (66, 78) issue into the valve chamber (78) at the two valve seats (80, 82), and in that the point of issue of the bypass duct (74) into the valve chamber (78) lies between the two valve seats (80, 82) in relation to the outflow direction of the fuel.

2. Injection arrangement according to Claim 1, characterized in that an outflow throttle (64), arranged upstream of the valve chamber (78) in the outflow path (66, 78), is arranged at a distance from the valve chamber (78) along the outflow path (66, 78).

3. Injection arrangement according to Claim 2, characterized in that the outflow path (66, 78) is designed, particularly in its region (84) lying between the outflow throttle (64) and the valve chamber (78), in such a way that cavitation occurs in the outflow throttle (64) when fuel flows out of the control chamber (58).

4. Injection arrangement according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the bypass duct (74) is constantly open.

5. Injection arrangement according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the shut-off valve (70) is actuated piezoelectrically.

6. Injection arrangement according to one of Claims 1 to 5, characterized by its use as a component of a common-rail injector.

Revendications

Revendications pour l'(les) Etat(s) contractant(s) suivant(s): CH, ES, GB, LI

1. Dispositif d'injection pour un système d'injection de carburant à accumulateur d'un moteur à combustion interne, comprenant une buse d'injection (16) pénétrant dans une chambre de combustion du moteur à combustion interne et pouvant être alimentée en carburant à partir d'un distributeur de carburant haute pression (10) du système d'injection à accumulateur via un chemin d'alimentation en carburant haute pression (14, 52, 44, 40), et une aiguille de buse (30) ouvrant et fermant la buse d'injection (16) en fonction de la pression régnant dans une chambre de commande (58), un canal d'arrivée (62), qui part du chemin d'alimentation en carburant (14, 52, 44, 40), débouchant dans la chambre de commande (58) pour l'introduction du carburant dans la chambre de commande (58), et un chemin d'évacuation (66, 78), qui part de la chambre de commande (58), permettant l'évacuation du carburant hors de la chambre de commande (58), avec en outre une vanne d'arrêt (70) prévue pour fermer une section (66") aval par rapport à la direction d'évacuation du carburant du chemin d'évacuation (66, 78) par rapport à une section amont (66') du chemin d'évacuation (66, 78), les sections aval et amont (66', 66") du chemin d'évacuation (66, 78) débouchant en outre dans une chambre de soupape (78) dans laquelle est logé de façon réglable un élément d'arrêt (76) de la vanne d'arrêt (70), et un canal de dérivation (74), qui débouche dans le chemin d'évacuation (66, 78), partant du chemin d'alimentation en carburant (14, 52, 44, 40) pour introduire un flux de carburant supplémentaire dans la chambre de commande (58),
caractérisé en ce que
le point au niveau duquel débouche le canal de dérivation (74) dans le chemin d'évacuation (66, 78) se trouve dans la zone de la chambre de soupape (78).

2. Dispositif d'injection selon la revendication 1,
caractérisé en ce qu'
un étranglement d'évacuation (64) disposé dans le chemin d'évacuation (66, 78) en amont de la chambre de soupape (78) est disposé le long du chemin d'évacuation (66, 78) à une certaine distance de la chambre de soupape (78).

3. Dispositif d'injection selon la revendication 2,
caractérisé en ce que
le chemin d'évacuation (66, 78), en particulier dans sa zone (84) située entre l'étranglement d'évacuation (64) et la chambre de soupape (78), est configuré de telle sorte que lors de l'évacuation du carburant hors de la chambre de commande (58), une cavitation apparaît dans l'étranglement d'évacuation (64).

4. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que
le canal de dérivation (74) est ouvert en permanence.

5. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que
l'élément d'arrêt (76) est en forme d'élément de siège réglable entre deux sièges de soupape opposés (80, 82) dans la chambre de soupape (78), et au niveau des deux sièges de soupape (80, 82) la section amont et la section aval (66', 66") du chemin d'évacuation (66, 78) débouchent dans la chambre de soupape (78) et le point au niveau duquel débouche le canal de dérivation (74) dans la chambre de soupape (78) (par rapport à la direction d'évacuation du carburant) se trouve entre les deux sièges de soupape (80, 82).

6. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce que
la vanne d'arrêt (70) est actionnée de manière piézoélectrique.

7. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 6,
caractérisé par
son utilisation en tant que composant d'un système Common-Rail.

Revendications

Revendications pour l'(les) Etat(s) contractant(s) suivant(s): DE, FR, IT

1. Dispositif d'injection pour un système d'injection de carburant à accumulateur d'un moteur à combustion interne, comprenant une buse d'injection (16) pénétrant dans une chambre de combustion du moteur à combustion interne et pouvant être alimentée en carburant à partir d'un distributeur de carburant haute pression (10) du système d'injection à accumulateur via un chemin d'alimentation en carburant haute pression (14, 52, 44, 40), et une aiguille de buse (30) ouvrant et fermant la buse d'injection (16) en fonction de la pression régnant dans une chambre de commande (58), un canal d'arrivée (62), qui part du chemin d'alimentation en carburant (14, 52, 44, 40), débouchant dans la chambre de commande (58) pour l'introduction du carburant dans la chambre de commande (58), et un chemin d'évacuation (66, 78), qui part de la chambre de commande (58), permettant l'évacuation du carburant hors de la chambre de commande (58), avec en outre une vanne d'arrêt (70) prévue pour fermer une section (66") aval par rapport à la direction d'évacuation du carburant du chemin d'évacuation (66, 78) par rapport à une section amont (66') du chemin d'évacuation (66, 78), les sections aval et amont (66', 66") du chemin d'évacuation (66, 78) débouchant en outre dans une chambre de soupape (78) dans laquelle est logé de façon réglable un élément d'arrêt (76) de la vanne d'arrêt (70), et un canal de dérivation (74), qui débouche dans le chemin d'évacuation (66, 78), partant du chemin d'alimentation en carburant (14, 52, 44, 40) pour introduire un flux de carburant supplémentaire dans la chambre de commande (58),
caractérisé en ce que
le point au niveau duquel débouche le canal de dérivation (74) dans le chemin d'évacuation (66, 78) se trouve dans la zone de la chambre de soupape (78), l'élément d'arrêt (76) étant en forme d'élément de siège réglable entre deux sièges de soupape opposés (80, 82) dans la chambre de soupape (78), au niveau des deux sièges de soupape (80, 82), la section amont et la section aval (66', 66") du chemin d'évacuation (66, 78) débouchent dans la chambre de soupape (78) et le point au niveau duquel débouche le canal de dérivation (74) dans la chambre de soupape (78) (par rapport à la direction d'évacuation du carburant) se trouve entre les deux sièges de soupape (80, 82)

2. Dispositif d'injection selon la revendication 1,
caractérisé en ce qu'
un étranglement d'évacuation (64) disposé dans le chemin d'évacuation (66, 78) en amont de la chambre de soupape (78) est disposé le long du chemin d'évacuation (66, 78) à une certaine distance de la chambre de soupape (78).

3. Dispositif d'injection selon la revendication 2,
caractérisé en ce que
le chemin d'évacuation (66, 78), en particulier dans sa zone (84) située entre l'étranglement d'évacuation (64) et la chambre de soupape (78), est configuré de telle sorte que lors de l'évacuation du carburant hors de la chambre de commande (58), une cavitation apparaît dans l'étranglement d'évacuation (64).

4. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que
le canal de dérivation (74) est ouvert en permanence.

5. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que
la vanne d'arrêt (70) est actionnée de manière piézoélectrique.

6. Dispositif d'injection selon l'une des revendications 1 à 5,
caractérisé par
son utilisation en tant que composant d'un système Common-Rail.

Zeichnung