Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düse für einen Kraftstoffinjektor sowie einen Kraftstoffinjektor mit einer solchen Düse. Kraftstoffinjektoren, die auch Einspritzdüsen genannt werden, sind wesentlicher Bestandteil einer jeden Brennkraftmaschine, da hierüber die erforderliche Menge des zu verbrennenden Kraftstoffes in den Brennraum eingeleitet wird. Für eine saubere Verbrennung ist es dabei von hoher Wichtigkeit, über die gesamte Lebensdauer eines Injektors ein möglichst rasches Öffnen und Schließen des Injektors beizubehalten, um fortwährend eine exakte Menge eines Kraftstoffes zuführen zu können. Derzeit sind typischerweise Düsen für Kraftstoffinjektoren bekannt, deren

Öffnungen zum Auslassen von unter hohem Druck stehenden Kraftstoff von einem sogenannten Sackloch abgehen. Das Sackloch ist ein unterhalb der in Längsrichtung bewegbaren Düsennadel angeordneter Raum, der durch das Aufsetzen der Düsennadel auf einen Sitzbereich fluidisch von einem Reservoir für unter hohem Druck stehenden Kraftstoff trennbar ist (vgl. Fig. 3). Wird die

Düsennadel von dem Sitzbereich des Düsenkörpers abgehoben, strömt Kraftstoff in das Sackloch und von dort über die Öffnungen aus der Düse hinaus. Dabei wird die Düsennadel von außen von Kraftstoff umströmt, der in Richtung der Öffnungen fließt.

Es ist nun das Ziel der vorliegenden Erfindung die vorbekannten Düsen für Kraftstoffinjektoren bzw. die Kraftstoffinjektoren selbst zu verbessern, um einen oder mehrere der nachfolgenden Punkte wie Optimierung der Kraftstoffströmung (bzw. das Kavitationsverhalten), eine Gewichtsreduzierung, eine Reduzierung des Schadvolumens, eine Verbesserung der hydraulischen Effizienz, eine Erhöhung des Durchflusses, eine Verkürzung der Spritzlochlänge, eine Erhöhung der Druckfestigkeit, eine schnellere Entdrosselung und ein verbessertes Motorverhalten (Emission, Verbrauch,... ) zu erlangen.

Dies gelingt mit einer Düse für einen Kraftstoffinjektor, die sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Die Düse umfasst demnach einen drehsymmetrischen Düsenkörper mit einem Hohlraum zum Einführen einer Düsennadel, eine

Düsenspitze, die an einem Längsende des Düsenkörpers vorgesehen ist und mindestens eine Öffnung zum Auslassen von Kraftstoff aufweist, und eine in dem Hohlraum angeordnete Düsennadel zum wahlweisen Blockieren eines Kraftstoffzuflusses zu der mindestens einen Öffnung, wobei die Düsennadel im Bereich der Düsenspitze rohrförmig ausgestaltet ist und dazu ausgelegt ist,

Kraftstoff im Inneren des rohrförmigen Bereichs zu der mindestens einen Öffnung zu leiten.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Düsennadel eine Rohrnadel-Düse oder eine Hohlnadel ist, deren Inneres dazu ausgelegt ist, Kraftstoff zu führen.

Ferner kann vorgesehen sein, dass der Außenumfang der Düsennadel in seinem der Düsenspitze zugewandten Drittel, vorzugsweise in seiner der Düsenspitze zugewandten Hälfte, konstant ist. Demnach ist der Außenumfang der Düsennadel entlang dessen Längsrichtung in seiner zur Spitze zugewandten Hälfte bzw. Drittel konstant. Dies vereinfacht die Herstellung des Düsenkörpers signifikant. Diese Ausgestaltung ist insbesondere von Vorteil in Kombination mit den abgerundeten Stirnseiten des rohrförmigen Bereichs der Düsennadel.

Die abgerundeten Kanten können vorzugsweise im Querschnitt die Form eines Viertelkreises aufweisen, dessen Mittelpunkt am Außenumfang der Düsennadel angeordnet ist.

Indem nun der Kraftstofffluss in der Düse nicht mehr länger die Düsennadel umströmt, sondern durch den rohrförmigen Abschnitt der Düsennadel selbst geleitet werden kann, verringern sich die Druckverluste zwischen Rail und (dem nicht mehr vorhandenen) Sackloch so dass der Injektor mit geringerem Druck betrieben werden kann, um die gleiche Performance zu liefern. Dies führt wiederum zu Einsparungen in der Antriebsleistung der Pumpe und zu Auslegungsvorteilen (Wandstärke, Material, etc... ).

Zudem ist durch die erfindungsgemäße Düse das Sackloch nicht mehr erforderlich, das maßgeblich für die HC-Emissionen (Hydrocarbon-Emissionen) verantwortlich ist. Der erfindungsgemäße Aufbau erzielt daher deutliche Verbesserungen in Bezug auf die Emissionen, insbesondere in Bezug auf die HC-Emissionen, und hat einen geringeren Verbrauch sowie ein längere Haltbarkeit (wegen weniger Kavitationsschäden und einer verbesserten Mengenstabilität) zur Folge.

Vorteilhafterweise verläuft eine fluidische Verbindung von der mindestens einen Öffnung zu einem Reservoir zur Aufnahme von unter Druck stehenden Kraftstoff ausschließlich durch den rohrförmigen Bereich der Düsennadel. Die Zuströmung von Kraftstoff hin zu der mindestens einen Öffnung erfolgt daher durch den rohrförmigen Abschnitt, der auch durch eine Bohrung verkörpert sein kann. Der Kraftstoff umströmt demnach nicht mehr die Düsennadel sondern strömt in der Düsennadel in Richtung der Kraftstofföffnungen.

Nach einer vorteilhaften Modifikation der Erfindung ist vorgesehen, dass die Düsennadel durch Aufsetzen auf eine Sitzfläche des Düsenkörpers eine fluidische Verbindung der mindestens einen Öffnung zu einem Reservoir zur Aufnahme von unter Druck stehendem Kraftstoff unterbricht.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Düsennadel ihrem dem der Düsenspitze zugewandten Ende eine stirnseitige Auslassöffnung aufweist, die durch Aufsetzen auf eine Sitzfläche des Düsenkörper bzw. der Düsenspitze verschließbar ist. Diese Auslassöffnung kann einstückig mit dem rohrförmigen Abschnitt der Düsennadel ausgebildet sein, so dass ein durch die Düsennadel strömender Kraftstoff stirnseitig aus der Düsennadel austritt.

Nach einer Fortbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in einem Querschnitt die Düsenspitze zum Hohlraum für die Düsennadel hin eine kegelförmige Erhebung aufweist, insbesondere in Form eines geraden Kreiskegels, deren Spitze in einem geschlossenen Zustand der Düse in das Innere des rohrförmigen Bereichs der Düsennadel eindringt. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Düsenspitze auf der zur Düsennadel gewandten Seite eine ebene Fläche oder gar eine sich verjüngende Struktur, bspw. eine spitz zulaufende Struktur aufweist. Die kegelförmige Erhebung bringt den Vorteil mit sich, dass austretender Kraftstoff lediglich einmal, nämlich lediglich an der kegelförmigen Erhebung umgelenkt werden muss, von wo aus er ohne weiteres Umlenken über die mindestens eine Öffnung ausgegeben werden kann. Nach dem Stand der Technik war es erforderlich, dass der die Düsennadel umströmende Kraftstoff ein erstes Mal beim Einströmen in das Sackloch und ein zweites Mal bei Eintritt in die mindestens eine Auslassöffnung umgelenkt wird, so dass im Stand der Technik das Auftreten von Kavitationsschäden sehr viel wahrscheinlicher ist.

Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass die mindestens eine Öffnung zum Auslassen von Kraftstoff an die Mantelfläche der kegelförmigen Erhebung angrenzt, vorzugsweise derart, dass in einem von der kegelförmigen Erhebung abgehobenen Zustand der Düsennadel, ein Kraftstoff aus dem rohrförmigen Bereich der Düsennadel durch einmalige Umlenkung an der kegelförmigen Erhebung in gerader Linie aus der mindestens einen Öffnung herausströmen kann. Es kann also vorgesehen sein, dass ein Längsinnenrand des mindestens einen Öffnungskanals mit der Mantelfläche fluchtet, so dass Kraftstoff von der Mantelfläche stufenlos in die Öffnung führbar ist.

Auch kann dabei vorgesehen sein, dass die kegelförmige Erhebung und die Düsennadel koaxial zueinander angeordnet sind. Dies führt im Ergebnis dazu, dass -in einem geschlossenen Zustand der Düse- die Spitze der kegelförmigen Erhebung in den rohrförmigen Abschnitt eindringt. Kontaktieren die stirnseitigen Endabschnitte des rohrförmigen Bereichs nun die kegelförmige Erhebung, kommt es zu einem Schließen der Düse. Es kann kein Kraftstoff mehr aus dem Inneren der Düsennadel in Richtung der mindestens einen Auslassöffnung mehr strömen.

Nach einer vorteilhaften Modifikation der Erfindung stellt ein Bereich der Mantelfläche der kegelförmigen Erhebung, der die Spitze der kegelförmigen Erhebung umschließt, einen Sitzbereich für die Düsennadel dar, der in einem geschlossenen Zustand der Düse von der Düsennadel kontaktiert wird.

Vorteilhafterweise weist die Düsennadel in ihrem der Düsenspitze zugewandten Endabschnitt abgerundete Kanten auf. Dadurch wird die Fläche, die die kegelförmige Erhebung kontaktiert minimiert, so dass bei einer bereits relativ geringen Kraft, eine ausreichende Abdichtung zum Unterbrechen eines Kraftstoffflusses vorliegt.

Ferner kann die mindestens eine Öffnung zum Auslassen von Kraftstoff nicht mit einem Sackloch verbunden sein. Wie oben bereits erläutert, ist es nach der Erfindung nicht erforderlich, dass ein unter der Düsennadel angeordnetes Sackloch vorhanden ist. Die mindestens eine Öffnung zum Ausgeben von Kraftstoff gehen nun direkt vom Sitzbereich ab und fluchten vorzugsweise mit der Mantelfläche der kegelförmigen Erhebung.

Vorzugsweise ist die mindestens eine Öffnung zum Auslassen von Kraftstoff mit seinem Öffnungskanal direkt auf den Sitzbereich der Düsennadel gerichtet und/oder geht direkt vom Sitzbereich ab.

Weiter kann vorgesehen sein, dass sich der rohrförmige Bereich der Düsennadel bis zu dessen Spitze hin erstreckt, so dass dort die Düsennadel einen rohrförmigen Auslass aufweist.

Von der Erfindung ist ebenfalls die Variante umfasst, dass der rohrförmige Bereich der Düsennadel drehsymmetrisch, und vorzugsweise der der Düsenspitze zugewandte Bereich der Düsennadel rotationssymmetrisch ist.

Weiter kann vorgesehen sein, dass der Außenumfang der Düsennadel in seiner der Düsenspitze zugewandten Hälfte, vorzugsweise in seinem der Düsenspitze zugewandten Drittel, konstant ist. Dadurch ist eine besonders einfache Ausgestaltung des Düsenkörpers möglich. Hierzu sind dann nur wenige Bohrungen erforderlich.

Die Erfindung betrifft zudem einen Kraftstoffinjektor mit einer Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Vorzugsweise ist der Kraftstoffinjektor mit einem Reservoir zur Aufnahme von unter Druck stehendem Kraftstoff versehen, wobei eine fluidische Verbindung des Reservoir zu der mindestens einen Öffnung zum Auslassen von Kraftstoff nur durch das Innere des rohrförmigen Bereichs der Düsennadel verläuft. Dies passiert vorzugsweise dann, wenn die Düsennadel aus ihrem einen Kraftstofffluss unterbrechenden Zustand ausgehoben wird, bei dem die Stirnseiten der Düsennadel die zugehörige Sitzfläche der Düsenspitze nicht mehr kontaktiert. Die Erfindung betrifft zudem einen Motor mit einer Düse nach einer der vorstehend beschriebenen Varianten oder einen wie vorstehend beschriebenen Kraftstoffinjektor.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigen:

Fig. 1 : eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Düse in einem teilweise dargestellten Kraftstoffinjektor,

Fig. 2: eine schematische Ansicht des distalen Endbereichs der erfindungsgemäßen Düse, und

Fig. 3: eine hälftige Schnittansicht durch einen vorderen Bereich einer

Kraftstoffdüse nach dem Stand der Technik.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Düse 1 in einem teilweise dargestellten Kraftstoffinjektor 20. Man erkennt dabei den Düsenkörper 2, der an seinem distalen Ende eine Düsenspitze 5 aufweist, die über mehrere Öffnungen 6 zum Auslassen von Kraftstoff verfügt. Der Düsenkörper 2 besitzt dabei einen Flohlraum 3 zur Aufnahme einer Düsennadel 4, die darin bewegbar aufgenommen ist. Die Düsennadel 4 kann entlang ihrer Längsachse gemäß den bekannten Prinzipen zum Anheben und Senken einer Düsennadel 4 bewegt werden, die für die vorliegende Erfindung nicht beschränkend sind.

Ebenfalls erkennt man, dass die Düsennadel 4 einen rohrförmigen Bereich 7 aufweist, der dazu ausgelegt ist, Kraftstoff von einem proximalen Bereich der Düse 1 zu einem distalen Bereich (also hin zur Spitze) der Düse 1 zu leiten. Die Düsennadel 3 kann dabei als Rohrnadel-Düse ausgebildet sein. Auch ist denkbar, dass der rohrförmigen Bereich 7 durch eine Bohrung ausgebildet ist, die koaxial zur Längsrichtung der Düsennadel 4 verläuft. Fig. 2 stellt eine vergrößerte Ansicht eines Endbereichs der erfindungsgemäßen Düse 1 dar.

Man erkennt, dass die Düsenspitze 5 des Düsenkörpers 2 an der zum rohrförmigen Bereich 7 des Düsennadel 4 zugewandten Seite eine kegelförmige Erhebung 9 aufweist, die mit ihrer Spitze in das Innere des rohrförmigen Bereichs 9 hineinragt.

In einem geschlossenen Zustand der Düse 1 kontaktieren die Stirnflächen der Düsennadel 4 die kegelförmige Erhebung 9 an der sogenannten Sitzfläche 10 und dichten das Innere der Düsennadel 4 gegenüber der mindestens einen Auslassöffnung 6 ab. Dabei sind die Stirnseiten der Düsennadel 4 abgerundet (vgl. Bezugszeichen 11 ), so dass eine kleine Kontaktfläche mit der kegelförmigen Erhebung 9 bereits das gewünschte Abdichten erzielt. Zudem ist es dadurch möglich eine Abdichtung trotz Fertigungstoleranzen auf zuverlässige Art und Weise zu erreichen.

Wird die Düsennadel 4 von der Sitzfläche 10 abgehoben, kann unter hohem Druck stehender Kraftstoff durch die Öffnungen 6 aus der Düse 1 heraustreten. Dabei wird der Kraftstoff in seinem Fluss lediglich einmal, nämlich beim Auftreffen auf die Erhebung 9 umgelenkt, so dass wenig bis gar keine Kavitationsschäden auftreten.

Fig. 3 zeigt eine Düse 1 in ihrem Bereich der Spitze nach dem Stand der Technik. Der Düsenkörper 2 besitzt eine Ausnehmung 8, in die eine Düsennadel 4 eingeführt ist. Diese Düsennadel 4 ist -anders als nach der Erfindung- massiv ausgeführt und kontaktiert an einem Umfangsbereich einen Innenabschnitt des Düsenkörpers 2 im Bereich der Sitzfläche 10.

Unterhalb der Sitzfläche 10 ist ein Sackloch 12 vorgesehen, von dem aus die Öffnungen 6 zum Austreten von Kraftstoff aus der Düse 1 abgehen. Aufgrund dieser Konstruktion ist ein mehrmaliges Um lenken von Kraftstoff erforderlich, was das Auftreten von Kavitationsschäden fördert. Außerdem ist nach dem Stand der Technik vorgesehen, dass der durch die Öffnungen 6 ausströmende Kraftstoff die massiv ausgebildete Düsennadel 4 umströmt.