Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
FUEL INJECTION DEVICE, ESPECIALLY AN INJECTOR FOR DIRECT-INJECTION INTERNAL COMBUSTION ENGINES, FUEL SYSTEM AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/031803
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a fuel injection device (24), especially an injector for direct-injection internal combustion engines. Said fuel injection device comprises a housing (32) having a recess (38) and at least one fuel outlet (46). A valve element (50) is arranged in the recess (38) and interacts with a valve seat (48). A fluid communication (86) connects a high pressure connection (23) to a flow chamber (59) which is arranged directly upstream from the valve seat (48). The aim of the invention is to reduce the size of the fuel injection device (24). To this end, the fluid communication comprises a flow channel (86) extending in the valve element (50) in the longitudinal direction thereof. The flow channel (86) opens into the flow chamber (59) which is arranged directly upstream from the valve seat (48).

Inventors:
MATTES PATRICK (DE)
Application Number:
PCT/DE2002/002998
Publication Date:
April 17, 2003
Filing Date:
August 16, 2002
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
MATTES PATRICK (DE)
International Classes:
F02M47/02; F02M61/04; F02M61/18; (IPC1-7): F02M61/04; F02M47/02
Foreign References:
DE19907356A12000-10-12
AT397289B1994-03-25
Download PDF:
Claims:
Ansprüche
1. KraftstoffEinspritzvorrichtung (24), insbesondere Injektor für Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung, mit einem Gehäuse (32), welches eine Ausnehmung (38) und mindestens eine KraftstoffAustrittsöffnung (46) aufweist, mit einem Ventilelement (50), welches in der Ausnehmung (38) angeordnet ist und mit einem Ventilsitz (48) zusammenarbeitet, und mit einer Fluidverbindung (86), welche einen Hochdruckanschluss (23) mit einem unmittelbar stromaufwärts vom Ventilsitz (48) angeordneten Strömungsraum (59) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidverbindung einen Strömungskanal (86) umfasst, welcher in dem Ventilelement (50) in dessen Längsrichtung verläuft und welcher in den unmittelbar stromaufwärts vom Ventilsitz (48) gelegenen Strömungsraum (59) mündet.
2. KraftstoffEinspritzvorrichtung (24) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (48) von der Mündung des Strömungskanals (86) in den Strömungsraum (59) aus gesehen radial außen angeordnet ist.
3. KraftstoffEinspritzvorrichtung (24) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Ventilelement (50) stromabwärts vom Ventilsitz (48) und in etwa auf Höhe der gehäuseseitigen KraftstoffAustrittsöffnung (46) eine umlaufende Nut (60) vorhanden ist, deren Querschnitt vorzugsweise gekrümmt ist.
4. KraftstoffEinspritzvorrichtung (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst : einen Steuerraum (72), der von einer axialen Endfläche (70) des Ventilelements (50) begrenzt wird, einen Abströmkanal (74), der vom Steuerraum (72) aus in Längsrichtung der KraftstoffEinspritzvorrichtung (24) verläuft, eine Ventileinrichtung (78), die den Abströmkanal (74) mit einem Niederdruckanschluss (28) verbinden kann, eine Beaufschlagungseinrichtung (54, 56), die das Ventilelement (50) entgegen der Kraftresultierenden der axialen Endfläche (70) des Ventilelements (50) beaufschlagen kann, und einen Zuströmkanal (90), der von dem im Ventilelement (50) verlaufenden Strömungskanal (86) abzweigt, im Ventilelement (50) in dessen Längsrichtung verläuft und in den Steuerraum (72) mündet.
5. KraftstoffEinspritzvorrichtung (24) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Strömungsdrossel (92) umfasst, die in dem Zuströmkanal (90) angeordnet ist.
6. KraftstoffEinspritzvorrichtung (24) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuströmkanal (90) mittig im Ventilelement (50) verläuft.
7. KraftstoffEinspritzvorrichtung (24) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuströmkanal (90) koaxial zum Abströmkanal (74) verläuft.
8. Kraftstoffsystem (12) mit einem Kraftstoffbehälter (14), mit mindestens einer KraftstoffEinspritzvorrichtung (24), welche den Kraftstoff direkt in den Brennraum (26) einer Brennkraftmaschine (10) einspritzt, mit mindestens einer HochdruckKraftstoffpumpe (18), und mit einer KraftstoffSammelleitung (20), die von der Hochdruck Kraftstoffpumpe (18) gespeist wird und an die die KraftstoffEinspritzvorrichtung (24) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoff Einspritzvorrichtung (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
9. Brennkraftmaschine (10) mit mindestens einem Brennraum (26), in den der Kraftstoff direkt eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Kraftstoffsystem (12) nach Anspruch 8 aufweist.
Description:
Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, insbesondere Injektor für Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung, sowie Kraftstoffsystem und Brennkraftmaschine Stand der Technik Die Erfindung betrifft zunächst eine Kraftstoff- Einspritzvorrichtung, insbesondere Injektor für Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung, mit einem Gehäuse, welches eine Ausnehmung und mindestens eine Kraftstoff-Austrittsöffnung aufweist, mit einem Ventilelement, welches in der Ausnehmung angeordnet ist und mit einem Ventilsitz zusammenarbeitet, und mit einer Fluidverbindung, welche einen Hochdruckanschluss mit einem unmitttelbar stromaufwärts vom Ventilsitz angeordneten Strömungsraum verbindet.

Eine derartige Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist vom Markt her bekannt. Bei ihr handelt es sich um einen Common- Rail-Injektor. Bei diesem wird der Steuerraum durch eine axiale Endfläche einer Ventilnadel begrenzt. Ein Zulaufkanal führt zu dem Steuerraum. Auf der der axialen Endfläche der Ventilnadel gegenüberliegenden Seite wird der Steuerraum durch ein Gehäuseteil begrenzt, in dem ein Ablaufkanal vorhanden ist. Der Zulaufkanal ist mit einem Hochdruckzulauf verbunden, wohingegen der Ablaufkanal über ein Steuerventil mit einem Niederdruckbereich verbunden werden kann.

An einer Druckfläche der Ventilnadel, deren Kraftresultierende entgegengesetzt zur Kraftresultierenden der axialen Endfläche der Ventilnadel ausgerichtet ist, liegt der normale hohe Fluiddruck an. Um die Ventilnadel von ihrem Ventilsitz abzuheben, wird der Druck im Steuerraum durch durch eine entsprechende Schaltung des Steuerventils abgesenkt. Bei einer ausreichenden Druckdifferenz ergibt sich eine resultierende Kraft, welche die Ventilnadel von ihrem Ventilsitz abhebt.

Unmittelbar stromaufwärts vom Ventilsitz ist bei der bekannten Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ein Strömungsraum vorhanden. Dieser ist über einen zwischen der Ausnehmung und der Ventilnadel gebildeten Ringraum mit dem Hochdruckzulauf verbunden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftstoff- Einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie besonders klein baut.

Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoff- Einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Fluidverbindung einen Strömungskanal umfasst, welcher in dem Ventilelement in dessen Längsrichtung verläuft und welcher in den unmittelbar stromaufwärts vom Ventilsitz gelegenen Strömungsraum mündet.

Vorteile der Erfindung Dadurch, dass der Kraftstoff vom Hochdruckanschluss über den Strömungskanal im Ventilelement zum unmittelbar stromaufwärts vom Ventilsitz angeordneten Strömungsraum strömen kann, ist kein Ringraum mehr zwischen dem Ventilelement und der Wand der Ausnehmung erforderlich. In diesem Bereich kann die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung und

hier vor Allem der Düsenkörper, in dem das Ventilelement angeordnet ist, in radialer Richtung vergleichsweise klein bauen.

Da der Düsenkörper mindestens in dem Bereich, in dem der Strömungskanal im Ventilelement verläuft, nicht vom Hochdruck beaufschlagt wird, kann der Düsenkörper nochmals kleiner und dünnwandiger ausfallen. Aufgrund des im Ventilelement vorhandenen Strömungskanals ist dazuhin die vom Hochdruck beaufschlagte Fläche nur vergleichsweise gering, da der Durchmesser des im Ventilelement vorhandenen Strömungskanals kleiner ist als der Durchmesser eines entsprechenden Ringraums, der außen um das Ventilelement herum angeordnet ist. Eine kleine vom Hochdruck beaufschlagte Fläche führt nur zu relativ geringen Kräften bzw. geringen Lasten am Ventilelement.

Somit kann für das Ventilelement entweder ein preiswertes Material verwendet werden, oder die Wandstärke des Ventilelements kann klein gewählt werden, oder es wird einfach die Hochdruckfestigkeit der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung verbessert. Die erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eignet sich für eine hydraulische Betätigung ebenso wie für die Verwendung beispielsweise eines Piezoaktors. Insbesondere mit Letzterem sind sehr kleine Abmessungen erzielbar.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

In einer ersten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Ventilsitz von der Mündung des Strömungskanals in den Strömungsraum aus gesehen radial außen angeordnet ist. Ein derartiger ringförmiger und außenliegender Ventilsitz bewirkt, dass der Kraftsprung, welcher beim Abheben des Ventilelements vom Ventilsitz auftritt und auf das

Ventilelement wirkt, weniger ausgeprägt ist und somit die Präzision insbesondere bei der Einspritzung von sehr kleinen Kraftstoffmengen erhöht wird.

Dabei wird besonders bevorzugt, wenn am Ventilelement stromabwärts vom Ventilsitz und in etwa auf Höhe der gehäuseseitigen Kraftstoff-Austrittsöffnung eine umlaufende Nut vorhanden ist, deren Querschnitt vorzugsweise gekrümmt ist. Hierdurch wird die Kraftstoffströmung zur Austrittsöffnung hin verbessert. Insbesondere dann, wenn das Ventilelement keinen vollen Hub, sondern nur einen Teilhub ausführt, beeinflusst eine solche Nut die Strömungscharakteristik in günstiger Weise.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung wird auch vorgeschlagen, dass diese umfasst : einen Steuerraum, der von einer axialen Endfläche des Ventilelements begrenzt wird, einen Abströmkanal, der vom Steuerraum aus in Längsrichtung der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung verläuft, eine Ventileinrichtung, die den Abströmkanal mit einem Niederdruckanschluss verbinden kann, eine Beaufschlagungseinrichtung, die das Ventilelement entgegen der Kraftresultierenden der axialen Endfläche des Ventilelements beaufschlagen kann, und einen Zuströmkanal, der von dem im Ventilelement verlaufenden Strömungskanal abzweigt, im Ventilelement in dessen Längsrichtung verläuft und in den Steuerraum mündet.

Eine derartige Kraftstoff-Einspitzvorrichtung wird also hydraulisch durch Druckunterschiede in dem Steuerraum betätigt. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist die Strömung im Steuerraum bei einer Betätigung der Ventileinrichtung optimal. Dies hängt damit zusammmen, dass der Abströmkanal und der Zuströmkanal beide in etwa in Längsrichtung der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung

verlaufen. Wenn die Ventileinrichtung öffnet und Kraftstoff aus dem Steuerraum über den Abströmkanal abströmt, und wenn in der Folge über den Zuströmkanal Kraftstoff in den Steuerraum nachströmt, entstehen in diesem nur geringe Strömungswirbel. Somit sind die Druckverhältnisse und der Druckverlauf bei einer Betätigung der Ventileinrichtung im Strömungsraum besonders gleichmäßig, was wiederum eine gleichmäßige und präzise Bewegung des Ventilelements zur Folge hat.

Die bei der bekannten Kraftstoff-Einspritzvorrichtung exzentrische Zuströmung des Kraftstoffs in den Steuerraum aufgrund der dort seitlich vorhandenen Zuströmdrossel wird erfindungsgemäß vermieden. Hierdurch werden Querkräfte auf die den Steuerraum begrenzenden Bereiche reduziert oder gänzlich unterdrückt. Die erfindungsgemäße Kraftstoff- Einspritzvorrichtung ist wegen der getroffenen Maßnahmen ferner besonders unempfindlich und robust gegenüber Lagetoleranzen.

Dabei wird auch vorgeschlagen, dass die Kraftstoff- Einspritzvorrichtung eine Strömungsdrossel umfasst, die in dem Zuströmkanal angeordnet ist. Hierdurch kann das Öffnungs-und Schließverhalten des Ventilelements in einer gewünschten Weise beeinflusst werden. Durch die Anordnung des Zuströmkanals in Längsrichtung im Ventilelement steht für die Gestaltung der Strömungsdrossel so ausreichend viel Platz zur Verfügung, dass diese ohne weiteres in jeder gewünschten Art und Weise ausgebildet werden kann.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Zuströmkanal mittig im Ventilelement verläuft. Dies ermöglicht es, beim Zuströmen von Kraftstoff in den Steuerraum asymmetrische Kräfte vollkommen zu vermeiden. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird die Dichtigkeit des Steuerraums gefördert.

Sie führt aufgrund der weitgehend störungsfreien Ausbildung

einer im wesentlichen linearen Strömung zu einem gleichmäßigen Druckverlauf. Dies fördert ein präzises Öffnungsverhalten des Ventilelements.

Optimal ist es, wenn der Zuströmkanal koaxial zum Abströmkanal verläuft. In diesem Fall bildet sich eine besonders gleichmäßige Strömung im Steuerraum aus, welche einen spontanen und doch gleichmäßigen Druckverlauf im Steuerraum und eine entsprechend kontrollierte und präzise Bewegung des Ventilelements ermöglicht.

Die Erfindung betrifft auch ein Kraftstoffsystem mit einem Kraftstoffbehälter, mit mindestens einer Kraftstoff- Einspritzvorrichtung, welche den Kraftstoff direkt in den Brennraum einer Brennkraftmaschine einspritzt, mit mindestens einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe, und mit einer Kraftstoff-Sammelleitung, die von der Hochdruck- Kraftstoffpumpe gespeist wird und an die die Kraftstoff- Einspritzvorrichtung angeschlossen ist.

Auch ein solches Kraftstoffsystem ist vom Markt her bekannt. Damit ein solches Kraftstoffsystem auch unter beengten Platzverhältnissen eingesetzt werden kann, wird vorgeschlagen, dass die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung in der obigen Art ausgebildet ist.

Ferner ist eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Brennraum, in den der Kraftstoff direkt eingespritzt wird, Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Es wird vorgeschlagen, dass die Brennkraftmaschine ein Kraftstoffsystem der obigen Art aufweist.

Zeichnung Nachfolgend wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter

Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen : Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoffsystem und mit mehreren Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen ; Fig. 2 einen teilweisen Schnitt durch eine der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen von Fig. 1 ; und Fig. 3 eine Detailansicht eines Bereichs der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung von Fig. 2.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels In Fig. 1 trägt eine Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst ein Kraftstoffsystem 12. Teil des Kraftstoffsystems 12 ist wiederum ein Kraftstoffbehälter 14, aus dem eine elektrisch angetriebene Kraftstoffpumpe 16 den Kraftstoff zu einer Hochdruck- Kraftstoffpumpe 18 fördert. Diese wird mechanisch von einer nicht dargestellten Nockenwelle der Brennkraftmaschine 10 angetrieben.

Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18 fördert in eine Kraftstoff-Sammelleitung 20, in der der Kraftstoff unter sehr hohem Druck gespeichert werden kann. Die Kraftstoff- Sammelleitung 20 wird auch als"Common Rail"bezeichnet.

Von der Kraftstoff-Sammelleitung 20 führen Hochdruckleitungen 22 zu Hochdruckanschlüssen 23 der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 24. Diese spritzen den Kraftstoff direkt in Brennräüme 26 ein. Dabei ist jedem Brennraum 26 eine eigene Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 24 zugeordnet. Von jeweils einem Niederdruckanschluss 28 einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 24 führt eine Niederdruckleitung 30 zurück zum Kraftstoffbehälter 14.

Der Aufbau einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 24 ist im Detail in den Fig. 2 und 3 dargestellt : Die in Fig. 2 dargestellte Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 24 ist als Injektor ausgebildet. Ein solcher Injektor 24 umfasst ein mehrteiliges Gehäuse 32, von dem in Fig. 2 ein Düsenkörper 34 und eine Zwischenscheibe 36 dargestellt sind. Der Düsenkörper 34 und die Zwischenscheibe 36 werden durch eine in der Figur nicht dargestellte Düsenspannmutter gegeneinander verspannt. Der Düsenkörper 34 ist ebenso wie die Zwischenscheibe 36 rotationssymmetrisch aufgebaut. Im Düsenkörper 34 ist eine sacklochartige zentrische Ausnehmung 38 vorhanden, welche in Figur 2 oben offen und unten geschlossen ist. Ein in Fig. 2 oberer Abschnitt 40 der Ausnehmung 38 hat einen vergleichsweise großen Durchmesser, wohingegen ein in Fig. 2 unterer Abschnitt 42 der Ausnehmung 38 einen vergleichsweise kleinen Durchmesser aufweist.

Am in Fig. 2 unteren Ende des Düsenkörpers 34 ist ein Einspritzkegel 44 vorhanden, in dessen Wand über den Umfang verteilte Austrittsöffnungen 46 vorhanden sind. Die Austrittsöffnungen 46 verbinden einen im Bereich des Einspritzkegels befindlichen Innenraum der Ausnehmung 38 mit dem Brennraum 26. Der zwischen den Austrittsöffnungen 46 und der Spitze des Einspritzkegels 44 gelegene innere Wandbereich der Ausnehmung 38 bildet in noch darzustellender Art und Weise einen ringflächenförmigen Ventilsitz 48.

In die Ausnehmung 38 im Düsenkörper 34 ist ein Ventilelement 50 eingesetzt. Dessen Durchmesser ist, mit Ausnahme eines etwas oberhalb der axialen Mitte gelegenen Ringbundes 52, im Wesentlichen konstant. Mit seinem in Fig.

2 unterhalb des Ringbundes 52 gelegenen Bereich ist das Ventilelement 50 im Abschnitt 42 der Ausnehmung 38 gleitend

und fluiddicht geführt. Das in Figur 2 untere Ende des Ventilelements 50 ist folgendermaßen ausgebildet (vgl. Fig.

3) : Von einer mittigen und in einem rechten Winkel zur Längsachse des Ventilelements 50 ausgerichteten axialen Endfläche 54 erstreckt sich eine schräge Ringfläche 56 bis zu einer Dichtkante 58. Der Winkel, den die Ringfläche 56 gegenüber der Längsachse der Vorrichtung 24 einnimmt, ist größer als der Winkel, den die Ringfläche des Ventilsitzes 48 gegenüber der Längsachse der Vorrichtung 24 einnimmt.

Eine radiale äußere Ringkante der Ringfläche 56 bildet eine Dichtkkante 58. Sie arbeitet bei geschlossenem Ventilelement 50 mit dem Ventilsitz 48 im Einspritzkegel 44 der Ausnehmung 38 zusammen.

Zwischen der Ringfläche 56 und der axialen Endfläche 54 des Ventilelements 50 und der Ringfläche des Ventilsitzes 48 wird bei geschlossenem Ventilelement 50 ein Strömungsraum 59 gebildet (vgl. Fig. 3). Von der Dichtkante 58 erstreckt sich eine Ringnut 60 in Fig. 3 nach radial außen und schräg oben. Die Basis der Ringnut 60 ist kreisförmig gekrümmt.

Auf den in Fig. 2 oberhalb des Ringbunds 52 gelegenen Bereich des Ventilelements 50 ist ein hülsenförmiger Federhalter 62 aufgeschoben. An diesem stützt sich eine Druckfeder 64 ab, deren dem Federhalter 62 gegenüberliegendes Ende an einer Hülse 66 anliegt. Auf diese Weise wird die Hülse 66 von der Druckfeder 64 gegen die Zwischenscheibe 36 beaufschlagt. Die Hülse 66 liegt an der Zwischenscheibe 36 mit einer Dichtkante 68 an.

Der in Fig. 2 oberhalb des Ringbunds 52 gelegene Bereich des Ventilelements 50 erstreckt sich bis in die Hülse 66 hinein. Der Innendurchmesser der Hülse 66 ist so gewählt, dass der obere Bereich des Ventilelements 50 mit der Hülse

66 gleitend und fluiddicht zusammenarbeitet. Nach oben hin wird das Ventilelement 50 von einer oberen axialen Endfläche 70 begrenzt. Zwischen der oberen axialen Endfläche 70 des Ventilelements 50, der Hülse 66 und der Zwischenscheibe 36 ist ein Steuerraum 72 vorhanden.

In die Zwischenscheibe 36 ist mittig ein in Längsrichtung der Vorrichtung 24 verlaufender Abströmkanal 74 eingebracht. Dieser führt über eine Ablaufdrossel 76 zu einem Steuerventil 78. Vom Steuerventil 78 führt ein Stichkanal 80 zum Niederdruckanschluss 28 bzw. der Niederdruckleitung 30. In der Zwischenscheibe 36 ist auch ein Hochdruckkanal 82 vorhanden, der vom Hochdruckanschluss 23 zu einem zwischen der Hülse 66 und der Wand des oberen Abschnitts 40 der Ausnehmung 38 gebildeten Ringraum 84 führt. Dieser Ringraum 84 erstreckt sich axial in Fig. 2 nach unten bis in einen Bereich etwas unterhalb des Ringbunds 52 des Ventilelements 50.

Das Ventilelement 50 wird der Länge nach von einem radial mittig angeordneten Strömungskanal 86 durchsetzt. Dieser ist über einen in radialer Richtung verlaufenden und knapp unterhalb des Ringbunds 52 angeordneten und die Wand des Ventilelements 50 durchstoßenden Kanal 88 mit dem Ringraum 84 verbunden. Vom radialen Kanal 88 bis zur oberen axialen Endfläche 70 bildet der Strömungskanal 86 einen Zuströmkanal 90 für den Steuerraum 72. Ein Abschnitt des Zuströmkanals 90 weist eine Querschnittsverengung auf, welche eine Zulaufdrossel 92 bildet. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, verläuft der Zuströmkanal 90 im Ventilelement 50 koaxial zum Abströmkanal 74 in der Zwischenscheibe 36. Am in Fig. 2 unteren Ende des Ventilelements 50 mündet der Strömungskanal 86 in die untere axiale Endfläche 54.

Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 24 arbeitet

folgendermaßen : Im Ruhezustand, wenn in der Kraftstoff-Sammelleitung 20 kein Druck anliegt, wird das Ventilelement 50 von der Druckfeder 64 mit der Dichtkante 58 gegen den Ventilsitz 48 gedrückt. Sobald über die elektrische Kraftstoffpumpe 16 und die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18 Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 20 aufgebaut wird, wird dieser über die Hochdruckleitungen 22 und den Hochdruckanschluss 23 der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 24 sowie den Hochdruckkanal 82 in den Ringraum 84 übertragen.

Entsprechend wird dieser statische Druck auch über den radialen Kanal 88 in den Strömungskanal 86 bis einerseits in den Strömungsraum 59 und andererseits über den Zuströmkanal 90 und die Zulaufdrossel 92 bis in den Steuerraum 72 hinein übertragen. Überall in der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung 24 herrscht also der gleiche Druck, nämlich im Wesentlichen der in der Kraftstoff-Sammelleitung 20 herrschende hohe Systemdruck. Nur in dem zwischen der Ringnut 60 am unteren Ende des Ventilelements 50 und der inneren Wand des Einspritzkegels 44 begrenzten Raum (ohne Bezugszeichen) herrscht dieser Druck nicht, da dieser Raum durch die am Ventilsitz 48 anliegende Dichtkante 58 des Ventilelements 50 vom Strömungsraum 59 getrennt und über die Austritssöffnungen 46 mit dem Brennraum 26 verbunden ist.

Aufgrund des Druckes im Steuerraum 72 ergibt sich an der in Fig. 2 oberen axialen Endfläche 70 des Ventilelements 50 eine Kraftresultierende, welche in Schließrichtung des Ventilelements 50 gerichtet ist. An der in den Fig. 2 und 3 unteren axialen Endfläche 54 und der Ringfläche 56 des Ventilelements 50 ergibt sich aufgrund des Drucks im Strömungsraum 59 eine Kraftresultierende, welche in Öffnungsrichtung des Ventilelements 50 gerichtet ist.

Die Flächenverhältnisse der unteren axialen Endfläche 54 und der Ringfläche 56 einerseits und der oberen axialen Endfläche 70 andererseits sind so aufeinander abgestimmt, dass bei geschlossenem Steuerventil 78, also dann, wenn im Steuerraum 72 in etwa der gleiche Druck herrscht wie im Strömungsraum 59, das Ventilelement 50 noch sicher in der geschlossenen Position verbleibt.

Wenn eine Einspritzung von Kraftstoff mittels der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 24 in den ihr zugeordneten Brennraum 26 erfolgen soll, wird von einer nicht dargestellten Steuerung das Steuerventil 78 kurzzeitig geöffnet. Bei geöffnetem Steuerventil 78 ist jedoch der Steuerraum 72 über den Abströmkanal 74, die Ablaufdrossel 76, den Stichkanal 80, den Niederdruckanschluss 28 und die Niederdruckleitung 30 mit dem Kraftstoffbehälter 14 verbunden.

In diesem herrscht ein wesentlich geringerer Druck als in der Kraftstoff-Sammelleitung 20. Somit kommt es zu einem Druckabfall im Steuerraum 72. Entsprechend verringert sich die Schließkraft der Kraftresultierenden, welche an der oberen axialen Endfläche 70 des Ventilelements 50 in dessen Schließrichtung wirkt.

Die Flächenverhältnisse der axialen Endfläche 54 und der Ringfläche 56 einerseits und der axialen Endfläche 70 des Ventilelements 50 andererseits sowie die Federkraft der Druckfeder 64 sind so aufeinander abgestimmt, dass die Kraftresultierende an der unteren axialen Endfläche 54 und der Ringfläche 56 des Ventilelements 50 bei einem Druckabfall im Steuerraum 72 aufgrund eines geöffneten Steuerventils 78 zu einer Öffnungsbewegung des Ventilelements 50 führt. Die Dichtkante 58 hebt somit vom Ventilsitz 48 ab, so dass die Austrittsöffnungen 46 mit dem Strömungsraum 59 verbunden werden. Somit kann Kraftstoff

unter hohem Druck vom Strömungsraum 59 über die Austrittsöffnungen 46 in den Brennraum 26 gelangen.

Über den Zuströmkanal 90 und die Zulaufdrossel 92 kann Kraftstoff aus dem Ringraum 84 in den Steuerraum 72 nachströmen. Da das Steuerventil 78 nur kurzzeitig geöffnet ist, stellt sich somit nach einer bestimmten, durch die Ausbildung der Zulaufdrossel 92 vorgegebenen Zeit und mit einem bestimmten Verlauf wieder der volle Systemdruck im Steuerraum 72 ein. Entsprechend erhöht sich der Betrag der Kraftresultierenden an der oberen axialen Endfläche 70 des Ventilelements 50, was zu einem Schließen des Ventilelements 50 führt.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist bei einem im Ventilelement 50 vorhandenen Hochdruck-Strömungskanal 86 die vom hohen Druck beaufschlagte Fläche wegen des geringen Durchmessers des Kanals 86 nur relativ klein. Das Ventilelement 50 und in der Folge auch der Düsenkörper 34 können somit relativ klein bauen, da nur geringe Druckkräfte aufzunehmen sind.

Der von der Mündung des Strömungskanals 86 in der unteren axialen Endfläche 54 des Ventilelements 50 aus gesehen radial äußere Ventilsitz 48 führt zu einer sehr guten und verlustarmen Ausbildung der Strömung vom Strömungsraum 59 zu den Austrittsöffnungen 46. Gleichzeitig wird hierdurch der auf das Ventilelement 50 wirkende Kraftsprung beim Abheben der Dichtkante 58 vom Ventilsitz 48 minimal. Es wird also verhindert, dass aufgrund dieses Kraftsprungs das Ventilelement 50 während eines Öffnungsvorgangs schlagartig mit der Dichtkante 58 vom Ventilsitz 48 weggedrückt wird.

Auch kleinste Kraftstoffmengen können mit der Kraftstoff- Einspritzvorrichtung 24 daher präzise in den Brennraum 26 der Brennkraftmaschine 10 eingebracht werden.

Die koaxiale Anordnung des Zuströmkanals 90 zum Abströmkanal 74 sorgt im Steuerraum 72 für verlustarme Strömungsverhältnisse. Der Druckabbau und der Druckaufbau erfolgen daher im Steuerraum 72 gleichmäßig und immer in der gewünschten Art und Weise. Asymmetrische Strömungsverhältnisse im Steuerraum 72 werden außerdem durch die mittige Anordnung einerseits des Zuströmkanals 90 und andererseits des Abströmkanals 74 vermieden.