HÄFELI RICHARD (CH)
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Patentansprüche 1. Brennstoffeinspritzventil (10.1, 10.2, 10.3, 10.4) zur intermittierenden Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend ein eine Längsachse (L) definierendes Gehäuse (12), das einen Brennstoffhochdruckeinlass (24), ein Einspritzventilsitz (18) und ein Düsenkörper (16), aufweist, ein im Gehäuse (12) angeordneter Hochdruckraum (26), der vom Brennstoffhochdruckeinlass (24) zum Einspritzventilsitz (18) verläuft, ein im Gehäuse (12) in Richtung der Längsachse (L) verstellbar angeordnetes Einspritzventilglied (56) mit einer Ventildichtfläche (57), eine Druckfeder (63), welche das Einspritzventilglied (56) mit einer in Richtung gegen den Einspritzventilsitz (18) gerichteten Schliesskraft beaufschlagt, eine hydraulische Steuervorrichtung (72) zur Steuerung der Bewegung des Einspritzventilglieds entlang der Längsachse (L), wobei das Einspritzventilglied (56) eine der Ventildichtfläche (57) nachfolgend angeordnete Nadel (58), welche in einen stromabwärts des Einspritzventilsitzes (18) angeordneten Düsenraum (17) hineinragt, aufweist, wobei die Ventildichtfläche (57) ausgebildet ist, mit dem Einspritzventilsitz (18) zum Verbinden des Düsenraums (17) mit dem und Trennen des Düsenraums (17) vom Hochdruckraum (26) dichtend zusammenzuwirken, wobei der Düsenkörper (16) mindestens eine erste vom Düsenraum (17) ausgehende Einspritzöffnung (161) und mindestens eine zweite vom Düsenraum (17) ausgehende Einspritzöffnung (162) zum Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine aufweist, wobei die mindestens eine erste Einspritzöffnung (161) und die mindestens eine zweite Einspritzöffnung (162) auf unterschiedlichen Höhen in Bezug auf die Längsachse (L) angeordnet sind, wobei die Nadel (58) ausgebildet ist, mit einer Seitenwand (164) des Düsenraums (17) zum Schliessen und Öffnen der mindestens einen ersten Einspritzöffnung (161) und/oder der mindestens einen zweiten Einspritzöffnung (162) zusammenzuwirken, wobei das Brennstoffeinspritzventil (10.1) weiter umfasst: ein Führungsteil (64), in welchem ein Steuerkolben (68) des Einspritzventilgliedes (56) in Gleitpassung geführt ist, ein Zwischenteil (66), welches zusammen mit dem Führungsteil (64) und dem Steuerkolben (68) einen Steuerraum (70) begrenzt, wobei die hydraulische Steuervorrichtung (72) ausgebildet ist, durch Veränderung des Drucks im Steuerraum (70) die Bewegung des Einspritzventilglieds (56) entlang der Längsachse (L) zu steuern, wobei die hydraulische Steuervorrichtung (72) ein Zwischenventil (83) mit einem pilzförmig ausgebildeten Zwischenventilglied (78), welches einen in einer Führungsausnehmung des Zwischenteils (66) geführten Schaft (76) und einen Kopf (80) aufweist, und mit einem auf einer dem Kopf (80) zugewandten Seite des Zwischenteils (66) ausgebildeten, mit dem Kopf (80) zusammenwirkenden Zwischenventilsitz, umfasst, wobei das Zwischenventilglied (78) in einer Offenstellung eine Verbindung zwischen einem mit dem Hochdruckraum (26) verbundenen Brennstoffhochdruckzulass und dem Steuerraum (70) freigibt und in einer Schliessstellung die Verbindung zwischen dem Brennstoffhochdruckzulass und dem Steuerraum (70) unterbricht sowie den Steuerraum (70) von einem Ventilraum (44) bis auf einen Drosseldurchlass - abtrennt, eine elektrisch betätigbare Aktuatoranordnung (38) zum Verbinden des Ventilraumes (44) mit und Abtrennen des Ventilraumes (44) von einem Niederdruck- Brennstoffrücklauf (46). 2. Brennstoffeinspritzventil (10.1-10.4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Einspritzöffnung (161) und die mindestens eine zweite Einspritzöffnung (162) unterschiedliche Minimaldurchmesser aufweisen. 3. Brennstoffeinspritzventil (10.1-10.4) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine zweite Einspritzöffnung (162) stromabwärts der mindestens einen ersten Einspritzöffnung (161) angeordnet ist und einen kleineren Minimaldurchmesser als den Minimaldurchmesser der mindestens einen ersten Einspritzöffnung (161) aufweist. 4. Brennstoffeinspritzventil (10.1-10.4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadel (58) ausgebildet ist, in einer Schliessstellung des Einspritzventilglieds (56) die mindestens eine erste Einspritzöffnung (161) und die mindestens eine zzwweeiittee Einspritzöffnung (162) zu schliessen, in einer ersten Offenstellung des Einspritzventilglieds (56) die mindestens eine zweite Einspritzöffnung (162) zu öffnen und die mindestens eine erste Einspritzöffnung (161) zu schliessen, in einer zweiten Offenstellung des Einspritzventilglieds (56) die mindestens eine zweite Einspritzöffnung (162) und die mindestens eine erste Einspritzöffnung (161) ZU öffnen. 5. Brennstoffeinspritzventil (10.1-10.4) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadel (58) eine innere, im Wesentlichen entlang der Längsachse (L) orientierte Bohrung (582) aufweist, welche von einem unteren Ende (583) der Nadel (58) ausgeht und ausgebildet ist, in der ersten Offenstellung des Einspritzventilglieds (56) die mindestens eine zweite Einspritzöffnung (162) mit dem Hochdruckraum (26) zu verbinden, und in der zweiten Offenstellung des Einspritzventilglieds (56) die mindestens eine zweite Einspritzöffnung (162) und die mindestens eine erste Einspritzöffnung (161) mit dem Hochdruckraum (26) zu verbinden. 6. Brennstoffeinspritzventil (10.1-10.4) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenraum (17) einen stromabwärts des Hochdruckraums (26) angeordneten Oberdüsenraum (165) und einen stromabwärts des Oberdüsenraums (165) angeordneten Unterdüsenraum (163) aufweist, wobei der Unterdüsenraum (163) über die innere Bohrung (582) der Nadel (58) mit dem Oberdüsenraum (165) verbunden ist, wobei die mindestens eine erste Einspritzöffnung (161) und die mindestens eine zweite Einspritzöffnung (162) vom Unterdüsenraum (163) ausgehen. 7. Brennstoffeinspritzventil (10.1-10.4) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Bohrung (582) der Nadel (58) über mindestens eine Querbohrung (584) in einer Seitenwand (581) der Nadel mit dem Oberdüsenraum (165) verbunden ist. 8. Brennstoffeinspritzventil (10.1-10.4) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadel (58) in Gleitpassung im Unterdüsenraum (163) geführt ist. 9. Brennstoffeinspritzventil (10.1-10.4) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Durchmesser des Düsenraums (17) beim Übergang vom Oberdüsenraum (165) zum Unterdüsenraum (163), vorzugsweise über eine konische Abstufung, verkleinert. 10. Brennstoffeinspritzventil (10.2, 10.3) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdüsenraum (163) einen ersten Abschnitt (163.1) und einen stromabwärts des ersten Abschnitts (163.1) angeordneten zweiten Abschnitt (163.2) mit einem im Vergleich zum ersten Abschnitt (163.1) verringerten Durchmesser aufweist. 11. Brennstoffeinspritzventil (10.2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine zweite Einspritzöffnung (162) vom zweiten Abschnitt (163.2) des Unterdüsenraums (163) ausgeht. 12. Brennstoffeinspritzventil (10.2, 10.3) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Einspritzöffnung (161) vom ersten Abschnitt (163.1) des Unterdüsenraums (163) ausgeht. 13. Brennstoffeinspritzventil (10.2, 10.3) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadel (58) einen ersten Nadelabschnitt (58.1) aufweist, welcher im ersten Abschnitt (163.1) des Unterdüsenraums (163) in Gleitpassung geführt ist und einen am ersten Nadelabschnitt (58.1) anschliessenden zweiten Nadelabschnitt (58.2) aufweist, welcher im zweiten Abschnitt (163.2) des Unterdüsenraums (163) in Gleitpassung führbar ist. 14. Brennstoffeinspritzventil (10.2, 10.3) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Nadelabschnitt (58.2) zwischen der Schliessstellung und der ersten Offenstellung des Einspritzventilglieds (56) im zweiten Abschnitt (163.2) des Unterdüsenraums (163) in Gleitpassung geführt ist. 15. Brennstoffeinspritzventil (10.2, 10.3) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Nadelabschnitt (58.1, 58.2) über eine konische Abstufung aneinander anschliessen. 16. Brennstoffeinspritzventil (10.1-10.4) nach einem der vorangehenden Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenraum (17) sacklochartig mit einem Boden (171) ausgebildet ist, wobei der Düsenraum (17) in der Schliessstellung des Einspritzventilglieds (56) ein von einem unteren Ende (583) der Nadel (58) und dem Boden (171) des sacklochartigen Düsenraums (17) begrenzten Freiraum (166, 166.1) aufweist. 17. Brennstoffeinspritzventil (10.1, 10.3, 10.4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenraum (17) an einem stromabwärtigen Ende eine Hinterschneidung aufweist. 18. Brennstoffeinspritzventil (10.1-10.4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspritzventilsitz (18) in einem Einspritzventilteil (15) ausgebildet ist, wobei der Düsenkörper (16) am Einspritzventilteil (15), vorzugsweise über eine Überwurfmutter (23), lösbar befestigt ist. 19. Brennstoffeinspritzventil (10.3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadel (58) eine Hülse (585) aufweist, welche ausgebildet ist, mit der Seitenwand (164) des Düsenraums (17) zum Schliessen und Öffnen der mindestens einen ersten Einspritzöffnung (161) und/oder der mindestens einen zweiten Einspritzöffnung (162) zusammenzuwirken. 20. Brennstoffeinspritzventil (10.3) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (585) mit einer radial gegen die Seitenwand (164) des Düsenraums (17) gerichtete Spannkraft beaufschlagt ist. 21. Brennstoffeinspritzventil (10.2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine zweite Einspritzöffnung (162) einen vom Düsenraum (17) ausgehenden ersten Öffnungsabschnitt (162.1) und einen an den ersten Öffnungsabschnitt (162.1) anschliessenden zweiten Öffnungsabschnitt (162.2) aufweist, wobei der Durchmesser des zweiten Öffnungsabschnitts (162.2) grösser als der Durchmesser des ersten Öffnungsabschnitts (162.1) ist. 22. Brennstoffeinspritzventil (10.4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Einspritzöffnung (161) und/oder die mindestens eine zweite Einspritzöffnung (162) über eine muldenförmige Aussparung (1611, 1621) vom Düsenraum (17) ausgehen. 23. Brennstoffeinspritzventil (10.1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenventilglied (78) in der Offenstellung eine zweite Verbindung zwischen dem Brennstoffhochdruckzulass und dem Ventilraum (44) freigibt und in der Schliessstellung die zweite Verbindung zwischen dem Brennstoffhochdruckzulass und dem Ventilraum (44) unterbricht. |
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum einer
Verbrennungskraftmaschine .
Hintergrund der Erfindung
Brennstoffeinspritzventile werden zur direkten Einspritzung von Brennstoff in den Verbrennungsraum einer
Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für Dieselmotoren, genutzt. Nebst den herkömmlichen Dieselmotoren wurden in den letzten Jahren für Schiffe, stromerzeugende Moto ren oder teilweise Nutzfahrzeuge so genannte Dual-Fuel-Systeme als effiziente und schadstoffarme Alternativen vorgeschlagen.
Eine Herausforderung in den Dual-Fuel-Systemen stellt die erforderliche separate Einspritzung von Brennstoff, wie z.B. Diesel oder Marine-Dieselöl, als Zündstrahl beim Betrieb mit
Gas als Hauptkraftstoff dar. Insbesondere sind für die
Zündstrahleinspritzung von Brennstoff von der konventionellen
Brennstoffeinspritzung unterschiedliche Einspritzparameter, wie z.B. Einspritzmenge, Einspritzdruck,
Einspritzkonfiguration etc. erwünscht, was eine Erweiterung von konventionellen Einspritzsystemen erforderlich macht.
Ein Dual-Fuel-Einspritzsystem ist z.B. in der
US2007/0246561 Al mit einem Kraftstoffeinspritzsystem beschrieben, welches ausgelegt ist, zwei verschiedene
Sprühmuster über unabhängig voneinander gesteuerte benachbarte Nadelventilelemente zu erzeugen. Das
Kraftstoffeinspritzsystem umfasst einen
Kraftstoffeinspritzinjektor mit einem Injektorkörper, der einen hohlen Innenraum definiert, welcher dazu konfiguriert ist, unter Druck stehenden Kraftstoff aufzunehmen, eine erste
Düse, deren Spritzkonfiguration dazu konfiguriert ist, ein erstes Kraftstoffsprühmuster bereitzustellen, und eine zweite
Düse, deren Spritzkonfiguration dazu konfiguriert ist, ein zweites Kraftstoffsprühmuster bereitzustellen, das sich von dem ersten Kraftstoffsprühmuster unterscheidet. Die ersten und zweiten Düsen sind dazu angepasst, um von einer gemeinsamen Quelle zugeführten Kraftstoff in einen
Verbrennungsraum einzuspritzen. Der
Kraftstoffeinspritzinjektor umfasst weiter ein erstes
Nadelventilelement , das im hohlen Innenraum des
Injektorkörpers positioniert ist, wobei das erste
Nadelventilelement der ersten Düse entspricht, und ein zweites Nadelventilelement, das im hohlen Innenraum des
Kraftstoffeinspsritpzoisnijteikotnoirert ist und der zweiten Düse entspricht . Das zweite Nadelventilelement ist vom ersten
Nadelventilelement beabstandet und benachbart zum ersten
Nadelventilelement angeordnet. Die erste und die zweite Düse sind ausgebildet, um von einer gemeinsamen Quelle zugeführten
Kraftstoff in einen Brennraum einzuspritzen.
Darstellung der Erfindung Vor dem Hintergrund der erweiterten Erfordernisse bei Dual-
Fuel-Systemen z.B. in Bezug auf die unterschiedlichen
Brennstoffe, flüssig und gasförmig, oder das Einbringen der
Zündquelle beim Gasbetrieb ist es typischerweise erwünscht, den Aufbau von Dual-Fuel-Systemen unter Bereitstellung einer zuverlässigen Steuerbarkeit ddeerr Einspritzvorgänge zu vereinfachen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Brennstoffeinspritzventil, insbesondere für ein Dual-Fuel-
System, bereitzustellen, welches den Stand der Technik mindestens teilweise verbessert.
Diese Aufgabe wird mit einem Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen und in der vorliegenden Beschreibung und den
Figuren gegeben.
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil zur intermittierenden Einspritzung von Brennstoff in den
Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend ein eine
Längsachse definierendes Gehäuse das einen
Brennstoffhochdruckeinlass, ein Einspritzventilsitz und ein
Düsenkörper aufweist. Im Gehäuse ist ein Hochdruckraum angeordnet, der vom Brennstoffhochdruckeinlass zum
Einspritzventilsitz verläuft . Weiter ist im Gehäuse ein
Einspritzventilglied mit einer Ventildichtfläche in Richtung der Längsachse verstellbar angeordnet. Das
Brennstoffeinspritzventil umfasst weiter eine Druckfeder, welche das Einspritzventilglied mit einer in Richtung gegen den Einspritzventilsitz gerichteten Schliesskraft beaufschlagt . Die Druckfeder ist vorzugsweise einerseits am
Einspritzventilglied abgestützt und andererseits relativ zum
Gehäuse ortsfest abgestützt.
Das Brennstoffeinspritzventil umfasst weiter eine hydraulische Steuervorrichtung zur Steuerung der Bewegung des
Einspritzventilglieds entlang der Längsachse, wobei das
Einspritzventilglied eine der Ventildichtfläche nachfolgend angeordnete Nadel, welche in einen stromabwärts des
Einspritzventilsitzes angeordneten Düsenraum hineinragt, aufweist . Die Ventildichtfläche ist ausgebildet, mit dem
Einspritzventilsitz zum Verbinden des Düsenraums mit dem und
Trennen des Düsenraums vom Hochdruckraum dichtend zusammenzuwirken .
Der Düsenkörper weist mindestens eine erste vom Düsenraum ausgehende Einspritzöffnung und mindestens eine zweite vom
Düsenraum ausgehende Einspritzöffnung zum Einspritzen von
Brennstoff in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine auf, wobei die mindestens eine erste Einspritzöffnung und die mindestens eine zweite Einspritzöffnung auf unterschiedlichen
Höhen in Bezug auf die Längsachse angeordnet sind. Die Nadel ist ausgebildet, mit einer Seitenwand des Düsenraums zum
Schliessen und Öffnen der mindestens einen ersten
Einspritzöffnung und/oder der mindestens einen zweiten
Einspritzöffnung zusammenzuwirken (bzw. zum Schliessen und
Öffnen von mindestens einem von der mindestens einen ersten
Einspritzöffnung und der mindestens einen zweiten
Einspritzöffnung zusammenzuwirken).
Das Brennstoffeinspritzventil umfasst vorzugsweise weiter ein
Führungsteil, in welchem ein Steuerkolben des Einspritzventilgliedes in Gleitpassung geführt ist; ein
Zwischenteil, welches zusammen mit dem Führungsteil und dem
Steuerkolben einen Steuerraum begrenzt; wobei die hydraulische Steuervorrichtung ausgebildet ist, durch
Veränderung des Drucks im Steuerraum die Bewegung des
Einspritzventilglieds entlang der Längsachse zu steuern; wobei die hydraulische Steuervorrichtung ein Zwischenventil mit einem pilzförmig ausgebildeten Zwischenventilglied, welches einen in einer Führungsausnehmung des Zwischenteils geführten Schaft und einen Kopf aufweist, und mit einem auf einer dem Kopf zugewandten Seite des Zwischenteils ausgebildeten, mit dem Kopf zusammenwirkenden
Zwischenventilsitz, umfasst, wobei das Zwischenventilglied in einer Offenstellung eine Verbindung zwischen einem mit dem
Hochdruckraum verbundenen Brennstoffhochdruckzulass und dem
Steuerraum freigibt und in einer Schliessstellung die
Verbindung zwischen dem Brennstoffhochdruckzulass und dem
Steuerraum unterbricht sowie den Steuerraum von einem
Ventilraum bis auf einen Drosseldurchlass abtrennt; und eine elektrisch betätigbare Aktuatoranordnung zum Verbinden des Ventilraumes mit und Abtrennen des Ventilraumes von einem
Niederdruck-Brennstoffrücklauf .
Das Zwischenventilglied kann in der Offenstellung eine zweite bzw. weitere Verbindung zwischen dem
Brennstoffhochdruckzulass und dem Ventilraum freigeben und in der Schliessstellung die zweite bzw. weitere Verbindung zwischen dem Brennstoffhochdruckzulass und dem Ventilraum unterbrechen .
Mit dem pilzförmig ausgebildeten Zwischenventilglied kann sowohl eine präzise Steuerbarkeit der Öffnungsbewegung des Einspritzventilgliedes als auch ein rascher Schliessvorgang des Einspritzventilgliedes erzielt werden . Ferner können
Mehrfacheinspritzungen mit sehr kurzen Zeitabständen realisiert werden.
Dadurch, dass die in den Düsenraum hineinragende Nadel mit der Seitenwand des Düsenraums zum Schliessen und Öffnen der mindestens einen ersten Einspritzöffnung und/oder der mindestens einen zweiten Einspritzöffnung zusammenwirkt, kann ein gezieltes Einspritzen von Brennstoff durch die mindestens eine erste Einspritzöffnung und/oder der mindestens einen zweiten Einspritzöffnung bereitgestellt werden. Da die mindestens eine erste Einspritzöffnung und die mindestens eine zweite Einspritzöffnung zudem auf unterschiedlichen
Höhen in Bezug auf die Längsachse des Gehäuses angeordnet sind, können die mindestens eine erste Einspritzöffnung und die mindestens eine zweite Einspritzöffnung durch Ansteuern und Verstellen des Einspritzventilglieds bzw. der Nadel entlang der Längsachse des Gehäuses wahlweise geschlossen oder geöffnet werden. Das Ansteuern und Verstellen des
Einspritzventilglieds kann durch die hydraulische
Steuervorrichtung in präziser und zuverlässiger Welse erreicht werden. Das Brennstoffeinspritzventil ermöglicht es daher, mit demselben Einspritzventilglied unter Nutzung der mindestens einen ersten Einspritzöffnung und der mindestens einen zweiten Einspritzöffnung zwei verschiedene
Einspritzvorgänge mit verschiedenen Einspritzparametern, wie z.B. Einspritzmenge , Einspritzdruck, Einspritzdauer,
Einspritzbild etc., bereitzustellen.
Dem Fachmann ist im Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung bewusst, dass unter «Schliessen» der mindestens einen ersten Einspritzöffnung und/oder der mindestens einen zweiten Einspritzöffnung nicht zwingend ein «Abdichten» verstanden werden muss, sondern ein Abdecken bzw. Überdecken der mindestens einen ersten Einspritzöffnung und/oder der mindestens einen zweiten Einspritzöffnung ausreichen kann.
Auch bei einer geschlossenen mindestens einen ersten und/oder mindestens einen zweiten Einspritzöffnung kann daher eine
(gegenüber der Einspritzmenge durch eine offene
Einspritzöffnung) geringe (tolerierbare) Leckage über einen
Spalt zwischen der Nadel und der inneren Seitenwand des
Düsenraums auftreten.
Vorzugsweise wird beim Schliessen der mindestens einen ersten
Einspritzöffnung und der mindestens einen zweiten
Einspritzöffnung der Düsenraum durch dichtendes Anliegen der
Ventildichtfläche des Einspritzventilglieds am
Einspritzventilsitz vom Hochdruckraum getrennt. Obwohl beim
Anheben des Einspritzventilglieds vom Einspritzventilsitz der
Düsenraum mit dem Hochdruckraum fluidisch verbunden wird, kann durch geeignete Anordnung (d.h. in einer geeigneten Höhe entlang der Längsachse des Gehäuses) der mindestens einen ersten Einspritzöffnung und/oder der mindestens einen zweiten
Einspritzöffnung in der Seitenwand des Düsenraums erreicht werden, dass die mindestens eine erste Einspritzöffnung und/oder die mindestens eine zweite Einspritzöffnung geschlossen bleibt, bis das Einspritzventilglied bzw. die
Nadel auf eine Höhe angehoben wird, bei welcher die mindestens eine erste Einspritzöffnung und/oder die mindestens eine zweite Einspritzöffnung geöffnet und mit dem
Hochdruckraum verbunden wird. Der Einspritzzeitpunkt durch die mindestens eine erste Einspritzöffnung und/oder die mindestens eine zweite Einspritzöffnung kann daher durch die
Höhe in der Seitenwand, auf welcher die Einspritzöffnungen angeordnet sind und/oder die Länge bzw. den Hub der Nadel eingestellt werden.
Vorzugsweise ist die Nadel im Bereich der mindestens einen ersten Einspritzöffnung und der mindestens einen zweiten
Einspritzöffnung in Gleitpassung im Düsenraum führbar. Durch die Gleitpassung im Düsenraum kann ein für praktische Zwecke ausreichendes Schliessen der von der Seitenwand des
Düsenraums ausgehenden Einspritzöffnungen durch die Nadel bereitgestellt werden.
Vorzugsweise weist das Brennstoffeinspritzventil eine
Vielzahl, z .B. zwei, vier, sechs oder mehr, von radialsymmetrisch angeordneten ersten Einspritzöffnungen auf einer ersten Höhe und eine Vielzahl, z.B. zwei, vier oder sechs, von radialsymmetrisch angeordneten zweiten
Einspritzöffnungen auf einer zweiten Höhe auf.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die mindestens eine erste Einspritzöffnung und die mindestens eine zweite
Einspritzöffnung unterschiedliche Minimaldurchmesser auf.
Durch die Wahl von unterschiedlichen Minimaldurchmessern für die mindestens eine erste Einspritzöffnung und die mindestens eine zweite Einspritzöffnung können unterschiedliche
Einspritzquerschnitte für unterschiedliche Einspritzzwecke bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann ein kleinerer
Minimaldurchmesser für eine Zündstrahleinspritzung bzw.
Piloteinspritzung gewählt werden. Ein grösserer
Minimaldurchmesser kann hingegen zum Beispiel für die Nutzung als Hauptinjektor für z.B. Diesel oder Schweröl gewählt werden.
Bei einer Vielzahl von ersten Einspritzöffnungen weisen die ersten Einspritzöffnungen vorzugsweise gleiche
Minimaldurchmesser auf und weisen besonders bevorzugt gleiche
Geometrien auf. Es sind aber auch Ausgestaltungen denkbar, bei welchen die Vielzahl von ersten Einspritzöffnungen voneinander unterschiedliche Geometrien und/oder
Minimaldurchmesser aufweisen. Entsprechend sind bei einer
Vielzahl von zweiten Einspritzöffnungen deren
Minimaldurchmesser vorzugsweise gleich und besonders bevorzugt deren Geometrien gleich. Auch bei der Vielzahl von zweiten Einspritzöffnungen sind aber Ausgestaltungen mit unterschiedlichen Geometrien und/oder Minimaldurchmesser denkbar.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die mindestens eine zweite Einspritzöffnung stromabwärts der mindestens einen ersten Einspritzöffnung angeordnet und weist einen kleineren
Minimaldurchmesser als den Minimaldurchmesser der mindestens einen ersten Einspritzöffnung auf.
Die mindestens eine zweite Einspritzöffnung kann so für eine
Zündstrahleinspritzung von Diesel genutzt werden, um ein mageres (Erd-)Gas/Luft-Gemisch zu entzünden. Da die mindestens eine zweite Einspritzöffnung stromabwärts der mindestens einen ersten Einspritzöffnung angeordnet ist, kann die mindestens eine zweite Einspritzöffnung durch Anheben der
Nadel des Einspritzventilglieds geöffnet werden, während die
Nadel die mindestens eine erste Einspritzöffnung weiter geschlossen hält. Durch diese Konfiguration der Einspritzöffnungen wird es daher ermöglicht, selektiv die mindestens eine zweite Einspritzöffnung für eine
Zündstrahleinspritzung zu öffnen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Nadel ausgebildet, in einer Schliessstellung des
Einspritzventilglieds die mindestens eine erste
Einspritzöffnung und die mindestens eine zweite
Einspritzöffnung zu schliessen, in einer ersten Offenstellung des Einspritzventilglieds die mindestens eine zweite
Einspritzöffnung zu öffnen und die mindestens eine erste
Einspritzöffnung zu schliessen, und in einer zweiten
Offenstellung des Einspritzventilglieds die mindestens eine zweite Einspritzöffnung und die mindestens eine erste
Einspritzöffnung zu öffnen.
Mit dem Brennstoffeinspritzventil und der Nadel können daher mindestens drei (Schliess-/Öffnungs-)Konfigurationen bereitgestellt werden, welche für verschiedene Betriebsmodi bzw. Betriebsphasen genutzt werden können. Zum Beispiel kann die erste Offenstellung für eine Zündstrahleinspritzung genutzt werden, falls die mindestens eine zweite
Einspritzöffnung einen kleineren Minimaldurchmesser als die mindestens eine erste Einspritzöffnung aufweist. Die zweite
Offenstellung hingegen kann zum Beispiel für einen Diesel- bzw. Schwerölbetrieb genutzt werden, in welchem sowohl die mindestens eine erste als auch der mindestens eine zweite
Einspritzöffnung geöffnet sind und das
Brennstoffeinspritzventil als Hauptinjektor für Diesel bzw.
Schweröl als Hauptbrennstoff genutzt werden kann. Das Brennstoffeinspritzventil kann daher im Gasbetrieb über die z.B. mindestens eine zweite Einspritzöffnung eine
Zündstrahleinspritzung bereitstellen.
Die Erfindung bietet aber den Vorteil, dass das
Brennstoffeinspritzventil auch für einen Diesel- bzw.
Schwerölbetrieb genutzt werden kann. Über die z.B. mindestens eine zweite Einspritzöffnung kann dann eine Voreinspritzung bzw. Piloteinspritzung und die Haupteinspritzung über das
Öffnen von der mindestens einen ersten und der mindestens einen zweiten Einspritzöffnung bereitgestellt werden.
Im Diesel- bzw. Schwerölbetrieb kann in einer Variante für eine Voreinspritzung z.B. die mindestens eine zweite
Einspritzöffnung geöffnet und nach der Voreinspritzung wieder geschlossen werden. Nach einem bestimmten Zeitabstand können dann die mindestens eine erste Einspritzöffnung und die mindestens eine zweite Einspritzöffnung für die
Haupteinspritzung geöffnet werden.
In einer weiteren Variante kann im Diesel- bzw.
Schwerölbetrieb eine stufenförmige Einspritzung ausgeführt werden. Zum Beispiel kann die mindestens eine zweite
Einspritzöffnung für eine Voreinspritzung geöffnet werden und für eine Haupteinspritzung zusätzlich die mindestens eine erste Einspritzöffnung geöffnet werden. Der zeitliche Verlauf der stufenförmigen Einspritzung, insbesondere die Dauer der
Voreinspritzung, kann durch Variation des Abstandes zwischen der mindestens einen zweiten Einspritzöffnung und der mindestens einen ersten Einspritzöffnung entlang der
Längsachse eingestellt werden. Eine kurze Voreinspritzung kann z.B. durch einen kleinen Abstand zwischen der mindestens einen zweiten Einspritzöffnung und der mindestens einen ersten Einspritzöffnung entlang der Längsachse erreicht werden.
Für eine besonders kurze Voreinspritzung können die mindestens eine zweite Einspritzöffnung und die mindestens eine erste Einspritzöffnung derart angeordnet werden, dass z.B. die mindestens eine erste Einspritzöffnung mit einem grösseren Minimaldurchmesser während dem Öffnungsvorgang der mindestens einen zweiten Einspritzöffnung geöffnet wird. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass die Höhe der mindestens einen zweiten Einspritzöffnung mit der Höhe der mindestens einen ersten Einspritzöffnung entlang der
Längsachse «überlappt». In einer «überlappenden» Anordnung können die mindestens einen ersten und die mindestens einen zweiten Einspritzöffnungen in horizontaler Umlaufrichtung des
Düsenkörpers alternierend bzw. versetzt angeordnet sein, um eine nachteilhafte Schwächung der Seitenwand des Düsenkörpers vermeiden oder reduzieren zu können.
Das Brennstoffeinspritzventil bietet daher den Vorteil, dass mit demselben Brennstoffeinspritzventil unterschiedliche
Nutzungsarten, insbesondere einerseits als Zündstrahlinjektor und andererseits als Hauptinjektor mit variabel einstellbarer
Voreinspritzung, erreicht werden können.
Die Schliessstellung bietet zudem den Vorteil, dass sowohl die mindestens eine erste als auch die mindestens eine zweite
Einspritzöffnung durch eine Seitenwand der Nadel ausreichend geschlossen werden und daher vorteilhafterweise ein Auslaufen von Brennstoff vom Düsenraum in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine minimiert oder praktisch eliminiert werden kann.
In einer Ausgestaltung weist die Nadel eine innere, im
Wesentlichen entlang der Längsachse orientierte Bohrung auf, welche von einem unteren Ende der Nadel ausgeht und ausgebildet ist, in der ersten Offenstellung des
Einspritzventilglieds die mindestens eine zweite
Einspritzöffnung mit dem Hochdruckraum zu verbinden, und in der zweiten Offenstellung des Einspritzventilglieds die mindestens eine zweite Einspritzöffnung und die mindestens eine erste Einspritzöffnung mit dem Hochdruckraum zu verbinden.
Durch die innere Bohrung kann in den jeweiligen
Offenstellungen Brennstoff vom Hochdruckraum in die mindestens eine erste und/oder die mindestens eine zweite
Einspritzöffnung gelangen und dadurch in den Brennraum der
Verbrennungskraftmaschine eingespritzt werden. Da die innere
Bohrung vom unteren, d.h. stromabwärtigen, Ende der Nadel ausgeht, und daher seitlich durch eine Seitenwand der Nadel begrenzt wird, kann die Nadel auf einfache Weise durch
Bewegung entlang der Längsachse mit der Seitenwand des
Düsenraums zum Schliessen und Öffnen der Einspritzöffnungen
Zusammenwirken. Vorzugsweise ist die innere Bohrung der Nadel mit dem Düsenraum verbunden, so dass die innere Bohrung den
Hochdruckraum in den jeweiligen Offenstellungen über den
Düsenraum mit den Einspritzöffnungen verbinden kann.
In einer Ausgestaltung weist der Düsenraum einen stromabwärts des Hochdruckraums angeordneten Oberdüsenraum und einen stromabwärts des Oberdüsenraums angeordneten Unterdüsenraum auf, ,wobei der Unterdüsenraum über die Innere Bohrung der
Nadel mit dem Oberdüsenraum verbunden ist, wobei die mindestens eine erste Einspritzöffnung und die mindestens eine zweite Einspritzöffnung vom Unterdüsenraum ausgehen.
Vorzugsweise schliesst der Einspritzventilsitz oberhalb bzw. stromaufwärts am Oberdüsenraum an. Vorzugsweise wird in den jeweiligen Offenstellungen der Hochdruckraum mit dem
Oberdüsenraum verbunden, so dass der Hochdruckbrennstoff über den Oberdüsenraum in die innere Bohrung der Nadel und von dort über den Unterdüsenraum in die mindestens eine erste und/oder zweite Einspritzöffnung gelangen kann.
In einer Ausgestaltung ist die innere Bohrung der Nadel über mindestens eine Querbohrung in einer Seitenwand der Nadel mit dem Oberdüsenraum verbunden.
Bei mehreren Querbohrungen können die Querbohrungen auf verschiedenen Höhen der Nadel angeordnet sein. Mit mehreren
Querbohrungen kann der Gesamteintrittsquerschnitt in die innere Bohrung vergrössert werden . Damit kann vorteilhafterweise aufgrund der zweifachen Umlenkung der
Strömung durch die Nadel auftretende Druckverlust kompensiert werden. Durch die Anordnung der mehreren Querbohrungen auf verschiedenen Höhen der Nadel kann dabei eine Schwächung der
Seitenwand der Nadel reduziert oder verhindert werden. In einer Ausgestaltung sind mehrere Querbohrungen der Nadel radialsymmetrisch angeordnet. In einer Ausgestaltung weisen mehrere Querbohrungen der Nadel eine Spiegelsymmetrie auf.
In bestimmten Ausgestaltungen kann eine oder mehrere der mindestens einen Querbohrung mindestens teilweise in einen unterhalb des Einspritzventilsitzes und oberhalb des Oberdüsenraums angeordneten Bohrungsabschnitt des
Einspritzventilteils, welcher mit dem Oberdüsenraum verbunden ist, münden.
Eine oder mehrere der mindestens einen Querbohrung kann in bestimmten Ausgestaltungen teilweise in den Oberdüsenraum und teilweise in den Bohrungsabschnitt des Einspritzventilteils münden.
Eine oder mehrere der mindestens einen Querbohrung kann in bestimmten Ausgestaltungen in den Oberdüsenraum münden.
Die Mündung der einen oder mehreren der mindestens einen
Querbohrung in den Oberdüsenraum und/oder den
Bohrungsabschnitt des Einspritzventilteils kann sich in
Abhängigkeit des momentanen Hubs der Nadel ändern.
In einer Ausgestaltung ist die Nadel in Gleitpassung im
Unterdüsenraum geführt.
Für vom Unterdüsenraum ausgehende Einspritzöffnungen kann die
Nadel dank der Gleitpassung zum Schliessen und Öffnen der
Einspritzöffnungen quasi -dichtend mit der Seitenwand des
Unterdüsenraums Zusammenwirken.
In einer Ausgestaltung verkleinert sich der Durchmesser des
Düsenraums beim Übergang vvoomm Oberdüsenraum zum
Unterdüsenraum, vorzugsweise über eine konische Abstufung.
Insbesondere kann so ein unterer Abschnitt der Nadel im
Unterdüsenraum zum Schliessen und Öffnen der
Einspritzöffnungen, vorzugsweise in Gleitpassung, geführt werden und ein oberer Abschnitt der Nadel mit einem Spiel im Oberdüsenraum eine Fortsetzung finden. Bei einer Ausgestaltung mit mindestens einer Querbohrung der
Nadel kann die mindestens eine Querbohrung in einem oberen
Abschnitt der Nadel derart angeordnet sein, dass sich die mindestens eine Querbohrung im Oberdüsenraum und/oder in einem mit dem Oberdüsenraum verbundenen Bohrungsabschnitt des
Einspritzventilteils befindet und so den Oberdüsenraum mit der inneren Bohrung verbindet.
Der Unterdüsenraum kann daher primär zur Bereitstellung einer
Quasi-Dichtfläche zwischen der Seitenwand der Nadel und der
Seitenwand des Unterdüsenraums zum Schliessen bzw. Öffnen der
Einspritzöffnungen und der Oberdüsenraum primär zur
Bereitstellung der Verbindung mit dem Hochdruckraum in einer
Offenstellung, vorzugsweise durch Verbindung des
Hochdruckraums mit einer inneren Bohrung der Nadel, dienen.
In einer Ausgestaltung weist der Unterdüsenraum einen ersten
Abschnitt und einen stromabwärts des ersten Abschnitts angeordneten zweiten Abschnitt mit einem im Vergleich zum ersten Abschnitt verringerten Durchmesser auf.
Durch die Unterteilung des Unterdüsenraums in mehrere
Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern können insbesondere mit einer geeigneten Anordnung von
Einspritzöffnungen weitere Optionen für das selektive
Schliessen und Öffnen der Einspritzöffnungen ermöglicht werden .
Zum Beispiel geht in einer vorteilhaften Ausgestaltung die mindestens eine zweite Einspritzöffnung vom zweiten Abschnitt des Unterdüsenraums aus. Ferner geht vorzugsweise die mindestens eine erste
Einspritzöffnung vom ersten Abschnitt des Unterdüsenraums aus.
Durch die separate Anordnung der mindestens einen zweiten
Einspritzöffnung im zweiten Abschnitt und der mindestens einen ersten Einspritzöffnung im ersten Abschnitt können die mindestens eine zweite Einspritzöffnung und die mindestens eine erste Einspritzöffnung besser und insbesondere flexibler voneinander beabstandet werden, insbesondere ohne den maximalen Hub der Nadel vergrössern zu müssen. Bei einer geeigneten Anordnung der mindestens einen zweiten
Einspritzöffnung im zweiten Abschnitt und der mindestens einen ersten Einspritzöffnung im ersten Abschnitt kann der erforderliche maximale Hub der Nadel auch verringert werden.
In einer Ausgestaltung weist die Nadel einen ersten
Nadelabschnitt, welcher im ersten Abschnitt des
Unterdüsenraums in Gleitpassung geführt ist und einen am ersten Nadelabschnitt anschliessenden zweiten Nadelabschnitt auf, welcher im zweiten Abschnitt des Unterdüsenraums in
Gleitpassung führbar ist.
Die Nadel kann daher die mindestens eine zweite
Einspritzöffnung durch den zweiten Nadelabschnitt schliessen und die mindestens eine erste Einspritzöffnung durch den ersten Nadelabschnitt schliessen. Durch die Unterteilung der
Nadel in mehrere Nadelabschnitte kann die Nadel vorteilhafterweise in den jeweiligen Abschnitten des
Unterdüsenraums an die jeweils zu schliessenden
Einspritzöffnungen angepasst werden. Vorzugsweise ist der zweite Nadelabschnitt zwischen der
Schliessstellung und der ersten Offenstellung des
Einspritzventilglieds im zweiten Abschnitt des
Unterdüsenraums in Gleitpassung geführt.
Die Unterteilung des Unterdüsenraums in mehrere Abschnitte, insbesondere in ersten und zweiten Abschnitt, und die entsprechende Unterteilung der Nadel in mehrere
Nadelabschnitte, insbesondere in einen ersten und zweiten
Nadelabschnitt jeweils zum Schliessen der mindestens einen ersten Einspritzöffnung und der mindestens einen zweiten
Einspritzöffnung, bietet wie bereits beschrieben den Vorteil, dass die mindestens einen ersten Einspritzöffnungen und die mindestens einen zweiten Einspritzöffnungen besser und insbesondere flexibler voneinander beabstandet werden können.
Insbesondere können die mindestens eine erste
Einspritzöffnung und die mindestens eine zweite
Einspritzöffnung entlang der Längsachse des Gehäuses weiter beabstandet voneinander angeordnet werden, ohne den maximalen
Hub der Nadel zu vergrössern. Der maximale Hub der Nadel muss vorteilhafterweise nicht vergrössert werden, da es durch die abgestufte Form des Unterdüsenraums (aufgrund des ersten und des zweiten Abschnitts) und der Nadel (aufgrund des ersten und des zweiten Nadelabschnitts) nicht erforderlich ist, dass die Nadel mit ihrem unteren Ende bis über die Höhe der mindestens einen ersten Einspritzöffnung hinaus gehoben wird, um die zweite Offenstellung zu erreichen. Es reicht vorteilhafterweise vielmehr aus, wenn die Nadel mit der
Abstufung zwischen erstem und zweitem Nadelabschnitt über die
Höhe der mindestens einen ersten Einspritzöffnung hinaus gehoben wird. In einer Ausgestaltung schliessen der erste und der zweite
Nadelabschnitt über eine konische Abstufung aneinander an.
Der erste und der zweite Abschnitt des Unterdüsenraums können entsprechend ebenfalls über eine konische Abstufung aneinander anschliessen.
In einer Ausgestaltung können der erste und/oder der zweite
Nadelabschnitt und/oder der erste und/oder zweite Abschnitt des Unterdüsenraums derart ausgebildet sein, dass beim Heben der Nadel die mindestens eine erste Einspritzöffnung geöffnet wird, bevor die mindestens eine zweite Einspritzöffnung geöffnet wird. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, wenn die Länge des zweiten Nadelabschnitts oder die summierte Länge des zweiten Nadelabschnitts und der konischen
Abstufung grösser als der Abstand zwischen der mindestens einen zweiten Einspritzöffnung und der mindestens einen ersten Einspritzöffnung entlang der Längsachse ist. Mit einer solchen Ausgestaltung kann daher z.B. ein
Brennstoffeinspritzventil bereitgestellt werden, in welchem eine Voreinspritzung oder beim Betrieb mit Gas als
Hauptbrennstoff eine Zündstrahleinspritzung durch die mindestens eine erste Einspritzöffnung vorgenommen wird.
Die Funktionalitäten der mindestens einen zweiten
Einspritzöffnung und der mindestens einen ersten
Einspritzöffnung können daher durch geeignete Geometrien des
Unterdüsenraums bzw. dessen ersten und zweiten Abschnitte und/oder der Nadel bzw. deren ersten und zweiten
Nadelabschnitte, und ferner mit einer geeigneten Anpassung der Minimaldurchmesser der mindestens einen ersten und/oder der mindestens einen zweiten Einspritzöffnung, vertauscht werden.
In einer Ausgestaltung ist der Düsenraum sacklochartig mit einem Boden ausgebildet, wobei der Düsenraum in der
Schliessstellung des Einspritzventilglieds ein von einem unteren Ende der Nadel und dem Boden des sacklochartigen
Düsenraums begrenzten Freiraum aufweist.
Bei einer vom unteren Ende der Nadel ausgehenden inneren
Bohrung der Nadel ist der Freiraum daher mit der inneren
Bohrung verbunden . In einer Offenstellung des
Einspritzventilglieds kann sich der Freiraum vergrössern und mindestens teilweise von einem unteren Ende der Nadel und dem
Boden des sacklochartigen Düsenraums begrenzt sein, wobei der
Brennstoff vom Hochdruckraum über die innere Bohrung der
Nadel und über den vergrösserten Freiraum in die mindestens eine zweite oder mindestens eine erste Einspritzöffnung gelangen kann. In der Schliessstellung des
Einspritzventilglieds ist der Freiraum vorzugsweise gegenüber dem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine abgeschlossen, so dass vorteilhafterweise keine nennenswerte Leckage von
Brennstoff in den Brennraum auftreten kann.
In einer Ausgestaltung weist der Düsenraum an einem stromabwärtigen Ende eine Hinterschneidung auf. Insbesondere kann der Freiraum eine Hinterschneidung aufweisen.
In einer Ausgestaltung ist der Einspritzventilsitz in einem
Einspritzventilteil ausgebildet, wobei der Düsenkörper am
Einspritzventilteil, vorzugsweise über eine Überwurfmutter, lösbar befestigt ist. Die lösbare Befestigung des Düsenkörpers am
Einspritzventilteil bietet den Vorteil einer einfachen
Austauschbarkeit des Düsenkörpers, da der Düsenkörper aufgrund des Verschleisses der mindestens einen ersten und/oder der mindestens einen zweiten Einspritzöffnung in der
Regel ein Verschleissteil ist.
In einer Ausgestaltung weist die Nadel eine, vorzugsweise aus
Stahl hergestellte, Hülse auf, welche ausgebildet ist, mit der Seitenwand des Düsenraums zum Schliessen und Öffnen der mindestens einen ersten Einspritzöffnung und/oder der mindestens einen zweiten Einspritzöffnung zusammenzuwirken.
Mit der Hülse kann vorteilhafterweise ein verbessertes
Schliessen der Einspritzöffnungen erreicht werden. Ferner bietet die Hülse vorteilhafterweise einen Schutz für die
Seitenwand der Nadel und kann bei Bedarf auf einfache Weise ausgetauscht werden.
Vorzugsweise ist die Hülse mit einer radial gegen die
Seitenwand des Düsenraums gerichtete Spannkraft beaufschlagt.
Durch die radial gegen die Seitenwand des Düsenraums gerichtete Spannkraft kann das Schliessen der
Einspritzöffnungen weiter verbessert werden.
In einer Ausgestaltung weist die mindestens eine zweite
Einspritzöffnung einen vom Düsenraum ausgehenden ersten
Öffnungsabschnitt und einen an den ersten Öffnungsabschnitt anschliessenden zweiten Öffnungsabschnitt auf, wobei der
Durchmesser des zweiten Öffnungsabschnitts grösser als der
Durchmesser des ersten Öffnungsabschnitts ist. Vorzugsweise mündet der zweite Öf fnungsabschnitt in den
Brennraum der Verbrennungskraftmaschine. Durch die abgestufte
Form der mindestens einen zweiten Einspritzöffnung kann eine verbesserte Zerstäubung von Brennstoff für die
Piloteinspritzung erreicht werden, da die mindestens eine zweite Einspritzöffnung auf einer reduzierten Länge, nämlich entlang des ersten Öffnungsabschnitts, einen engen
Durchmesser aufweist und dank des zweiten Öffnungsabschnitts ein sich aufweitendes Profil aufweist . Aufgrund dieses
Profils kann das jeweils vorteilhafteste Verhältnis von
Lochdurchmesser und Lochlänge des ersten Öffnungsabschnittes der mindestens einen zweiten Einspritzöffnung realisiert werden, um eine optimale Zerstäubung des Zündstrahls in den
Brennraum zu erreichen.
In einer Ausgestaltung geht die mindestens eine erste
Einspritzöffnung und/oder die mindestens eine zweite
Einspritzöffnung über eine muldenförmige Aussparung vom
Düsenraum aus.
Vorzugsweise sind die Übergänge zwischen den
Einspritzöffnungen und der Seitenwand des Düsenraums abgerundet . Insbesondere sind vorzugsweise die Übergänge zwischen den Einspritzöffnungen und den muldenförmigen
Aussparungen abgerundet. Durch die muldenförmige Aussparung können die Übergänge zwischen den Einspritzöffnungen und der
Seitenwand des Düsenraums einfacher abgerundet werden. Eine
Abrundung des Übergangs zwischen einer Einspritzöffnung und der Seitenwand des Düsenraums bzw. einer muldenförmigen
Aussparung bietet den Vorteil eines zeitstabileren
Durchflusses von Brennstoff durch die Einspritzöffnung. Der Drosseldurchlass ist bevorzugt am Zwischenventilglied, besonders bevorzugt am Kopf des Zwischenventilglieds ausgebildet. Der Drosseldurchlass kann aber auch am
Zwischenteil ausgebildet sein. In weiteren Varianten kann der
Drosseldurchlass zwischen dem Zwischenventilglied und einem anderen Bauteil, wie z.B. durch einen Spalt zwischen dem Zwischenteil oder dem Führungsteil, ausgebildet sein. Der am Zwischenventilglied ausgebildete Drosseldurchlass kann auf der dem Steuerraum abgewandten Seite in eine am
Zwischenventilglied ausgenommene, zum Ventilraum gehörende
Sacklochbohrung münden. Vorzugsweise ist der Drosseldurchlass im Zwischenventilglied angrenzend aann den Steuerraum ausgebildet . Der Drosseldurchlass und die Sacklochbohrung sind vorzugsweise zur Längsachse zentrisch ausgebildet.
Dadurch kann einerseits ddeerr Drosseldurchlass mit der gewünschten Länge ausgebildet werden und andererseits die
Sacklochbohrung einen Teil des Ventilraums bilden.
Der Kopf des pilzförmig ausgebildeten Zwischenventilglieds kann eine in einem radialen Abstand um den Schaft herum verlaufende Dichtfläche aufweisen, mit welcher der Kopf - in Schliessstellung des Zwischenventilglieds - an einem am Zwischenteil ausgebildeten Zwischenventilsitz unter Bildung einer Ringdichtfläche dichtend anliegen kann. Der Schaft des pilzförmig ausgebildeten Zwischenventilglieds kann in enger Gleitpassung in der Führungsausnehmung des Zwischenteils geführt sein. Auf der dem Schaft und somit dem Zwischenteil zugewandten Seite kann am Kopf ein, gegenüber dem übrigen Bereich dieser Seite des Kopfs vorstehender, kreisringförmiger Dichtwulst angeformt sein, dessen freie Stirnseite die Dichtfläche des Zwischenventilgliedes bilden kann.
Das Zwischenteil, der Schaft und der Kopf können einen
Ringraum begrenzen, in welchen ein mit dem Hochdruckraum verbundener Brennstoffhochdruckzulass münden kann. Der
Ringraum kann einen um den Schaft herum verlaufenden, in radialer Richtung von Schaft und Zwischenteil begrenzten
Innenringraum aufweisen, welcher am Schaft selber ausgenommen sein kann, wobei der Brennstoffhochdruckzulass in den
Innenringraum münden kann. Der Ventilraum kann über einen
Drosselzulass mit dem Hochdruckraum und somit dem
Hochdruckeinlass verbunden sein. Der Ringraum kann einen an den Innenringraum anschliessenden Spaltringraum aufweisen. In
Schliessstellung des Zwischenventilgliedes kann dieser
Spaltringraum durch einen umlaufenden Spalt zwischen dem
Zwischenteil und dem Kopf des Zwischenventilglieds gebildet sein.
Der Innenringraum kann am Schaft des Zwischenventilgliedes durch eine umlaufende, in radialer Richtung gegen Aussen offene Ringnut gebildet sein, welche, in Richtung der
Längsachse gesehen, eine derartige Abmessung aufweisen kann, dass die Mündung des Hochdruckzulasses immer wenigstens annähernd vollständig im Bereich der Ringnut liegt. Weiter kann die Ringnut unmittelbar an den Kopf anschliessen.
Bei einem Zwischenventilglied, welches in der Offenstellung eine zweite Verbindung zwischen dem Brennstoffhochdruckzulass und dem Ventilraum freigibt, kann der Ventilraum über die zweite Verbindung mit Brennstoff befüllt werden, was eine raschere Öffnungsbewegung des Zwischenventilglieds ermöglicht. Insbesondere kann die zweite Verbindung die
Befüllung des Ventilraums im Vergleich zu einem
Brennstoffeinspritzventil, bei welchem die Befüllung des
Ventilraums z.B. allein vom Steuerraum her über einen
Drosseldurchlass erfolgt, verbessern. Vorteilhafterweise kann daher der Ventilraum bereits bei einer kleinen
Öffnungsbewegung des Zwischenventilglieds über die zweite
Verbindung befüllt werden. Was den Drosseldurchlass betrifft, reicht es dabei vorteilhafterweise aus, wenn der Durchfluss des Brennstoffs vom Steuerraum in den Ventilraum durch den
Drosseldurchlass die anfänglich kleine Öffnungsbewegung des
Zwischenventilglieds bewirkt, da dann der Ventilraum über die zweite Verbindung mit einer grossen Menge Brennstoff befüllt werden kann.
Dadurch, dass das Zwischenventilglied in der Schliessstellung die zweite Verbindung zwischen dem Brennstoffhochdruckzulass und dem Ventilraum unterbricht, kann vorteilhafterweise vermieden werden, dass in der Schliessstellung des
Zwischenventilglieds Brennstoff vom Hochdruckraum über die zweite Verbindung in den Niederdruck-Brennstoffrücklauf fliesst . Durch das Unterbrechen der zweiten Verbindung zwischen dem Brennstoffhochdruckzulass und dem Ventilraum in der Schliessstellung des Zwischenventilglieds kann Verlust von Brennstoff und der Verschleiss durch Entspannung des
Brennstoffs vom Hochdruckraum in den Ventilraum während dem
Einspritzvorgang verringert bzw. vermindert werden und gleichzeitig eine rasche Befüllung des Ventilraumes für die
Öffnungsbewegung des Zwischenventilglieds erreicht werden.
In einer Ausgestaltung verläuft die zweite Verbindung zwischen dem Brennstoffhochdruckzulass und einer durch den Schaft des Zwischenventilglieds verlaufenden Bohrung, welche
Teil des Ventilraums ist. Vorzugsweise ist die Bohrung als
Sacklochbohrung ausgebildet.
In einer Ausgestaltung liegt der Kopf in der Schliessstellung des Zwischenventilglieds mit einer dem Zwischenteil zugewandten Seite über eine in einem ersten radialen Abstand um den Schaft oder die Führungsausnehmung verlaufende, erste
Dichtfläche unter Bildung einer ersten, in Umlaufrichtung in sich geschlossenen Ringdichtfläche und über eine in einem zweiten radialen Abstand um den Schaft oder die
Führungsausnehmung verlaufende, zweite Dichtfläche unter
Bildung einer zweiten, in Umlaufrichtung in sich geschlossenen Ringdichtfläche am Zwischenventilsitz an, wobei der erste radiale Abstand grösser als der zweite radiale
Abstand ist.
In einer Ausgestaltung ist auf der dem Zwischenteil zugewandten Seite des Kopfs oder der dem Kopf zugewandten
Seite des Zwischenteils ein erster ringförmiger Dichtwulst mit einer ersten Stirnfläche, welche die erste Dichtfläche bildet, ausgebildet.
In einer Ausgestaltung ist auf der dem Zwischenteil zugewandten Seite des Kopfs oder der dem Kopf zugewandten
Seite des Zwischenteils ein zweiter ringförmiger Dichtwulst mit einer zweiten Stirnfläche, welche die zweite Dichtfläche bildet, ausgebildet.
In einer Ausgestaltung weist das Zwischenteil auf der dem
Kopf zugewandten Seite mindestens eine Abstufung auf und der
Kopf auf der dem Zwischenteil zugewandten Seite mindestens eine Abstufung auf, wobei in Schliessstellung des Zwischenventilglieds zueinander versetzte Kanten der
Abstufungen des Zwischenteils und des Kopfs jeweils die erste und/oder die zweite Ringdichtfläche radial begrenzen.
In einer Ausgestaltung bildet eine Abstufung des
Zwischenteils einen inneren Ringraum, welcher in
Schliessstellung des Zwischenventilglieds durch das
Zwischenteil, den Schaft und den Kopf begrenzt wird.
In einer Ausgestaltung verläuft der Brennstoffhochdruckzulass derart im Zwischenteil, dass der Brennstoffhochdruckzulass in der Schliessstellung des Zwischenventilglieds in einen
Spaltringraum mündet, welcher in der Schliessstellung des Zwischenventilglieds zwischen dem Zwischenteil und dem Kopf ausgebildet ist und radial von der ersten und der zweiten Ringdichtfläche begrenzt wird.
In einer Ausgestaltung umfasst die zweite Verbindung einen
Zulass des Zwischenventilglieds, welcher mit einem ersten
Ende in den Ventilraum mündet und mit einem zweiten Ende an eine Aussenseite des Zwischenventilglieds mündet. Über den
Zulass kann vorteilhafterweise, wie oben bereits erläutert, der Ventilraum befüllt werden, um die Öffnungsbewegung des
Zwischenventilglieds zu unterstützen. Vorzugsweise mündet der
Zulass mit dem ersten Ende in die Sacklochbohrung, welche durch den Schaft verläuft und Teil des Ventilraumes ist.
In einer Ausgestaltung mündet der Zulass mit dem zweiten Ende derart an die Aussenseite des Zwischenventilglieds, dass das zweite Ende in der Schliessstellung des Zwischenventilglieds in einem radial kleineren Abstand vom Schaft angeordnet ist als die zweite Ringdichtfläche. In einer Ausgestaltung umfasst die zweite Verbindung einen
Durchlass, welcher durch ein in radialer Richtung zwischen dem Schaft und der Führungsausnehmung bestehendes Spiel von mindestens 10 μm, vorzugsweise zwischen 20 μm und 50 μm, gebildet wird.
In einer Ausgestaltung weist der Schaft zwei in Längsrichtung des Schafts voneinander beabstandete Ringvorsprünge auf.
In einer Ausgestaltung weisen die Ringvorsprünge jeweils in
Umfangsrichtung mindestens eine Fase auf, wobei die zweite
Verbindung einen Durchlass umfasst, welcher von einem
Zwischenraum zwischen der mindestens einen Fase und der
Führungsausnehmung gebildet wird. Durch die mindestens eine
Fase kann das Spiel zwischen dem Schaft und der
Führungsausnehmung ausreichend klein gehalten werden, was eine bessere Zentrierung des Schafts, d.h. unter Vermeidung bzw. Verringerung einer exzentrischen oder geneigten Lage des
Schafts, erlaubt . Gleichzeitig kann trotz kleinem Spiel aufgrund der mindestens einen Fase zwischen der Aussenseite des Schafts und der Führungsausnehmung ein ausreichender
Durchgang, gebildet durch den Zwischenraum zwischen der mindestens einen Fase und der Führungsausnehmung, bereitgestellt werden, welcher als Durchlass der zweiten
Verbindung dient.
In einer Ausgestaltung weisen die Ringvorsprünge jeweils in
Umfangsrichtung zwei oder drei Fasen auf.
In einer Ausgestaltung (ohne Ringvorsprünge) weist der Schaft in Umfangsrichtung mindestens eine Fase auf, wobei die zweite
Verbindung einen Durchlass umfasst, welcher von einem
Zwischenraum zwischen der mindestens einen Fase und der Führungsausnehmung gebildet wird. Durch die mindestens eine
Fase kann, wie bereits erläutert, das Spiel zwischen dem
Schaft und der Führungsausnehmung ausreichend klein gehalten werden, was eine bessere Zentrierung des Schafts, d.h. unter
Vermeidung bzw. Verringerung einer exzentrischen oder geneigten Lage des Schafts, erlaubt. Gleichzeitig kann trotz kleinem Spiel aufgrund der mindestens einen Fase zwischen der
Aussenseite des Schafts und der Führungsausnehmung ein ausreichender Durchgang, gebildet durch den Zwischenraum zwischen der mindestens einen Fase und der
Führungsausnehmung, bereitgestellt werden, welcher als
Durchlass der zweiten Verbindung dient.
In einer Ausgestaltung weist der Schaft in Umfangsrichtung zwei oder drei Fasen auf.
In einer Ausgestaltung umfasst die zweite Verbindung eine durch den Kopf des Zwischenventilglieds verlaufende Bohrung, welche mindestens teilweise einen mit dem Ventilraum verbundenen Ventilraumdurchlass bildet und mit einem Ende an einer dem Zwischenteil zugewandten Seite des Kopfs mündet.
In einer Ausgestaltung verläuft der Ventilraumdurchlass derart im Zwischenventilglied, dass der Ventilraumdurchlass in der Schliessstellung des Zwischenventilglieds in einen
Spaltringraum mündet, welcher in der Schliessstellung des Zwischenventilglieds zwischen dem Zwischenteil und dem Kopf ausgebildet ist und radial von der ersten und der zweiten Ringdichtfläche begrenzt wird.
In einer Ausgestaltung weist das Brennstoffeinspritzventil einen in der Schliessstellung des Zwischenventilglieds vom Zwischenteil, Schaft und Kopf begrenzten Ringraum auf, in welchen der Brennstoffhochdruckzulass mündet.
Liste der Figuren
Ausführungsformen ddeerr Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren und ddeerr dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. Es zeigen schematisch:
Fig.1 im Längsschnitt eine Darstellung einer
Ausführungsform eines
Brennstoffeinspritzventils ;
Fig.2 gegenüber Figur 11 vergrössert, den dort mit einem mit II bezeichneten Rechteck eingerahmten unteren bzw. stromabwärtigen Bereich der
Ausführungsform des Brennstoffeinspritzventils;
Fig.3 einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Brennstoffeinspritzventils in einem
Längsschnitt;
Fig.4 (a)-(c) drei Konfigurationen des Einspritzventilglieds der in Fig.3 gezeigten Ausführungsform des
Brennstoffeinspritzventils;
Fig.5 einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Brennstoffeinspritzventils in einem
Längsschnitt;
Fig.6 einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Brennstoffeinspritzventils in einem
Längsschnitt . Beschreibung exemplarischer Ausführungsformen
In der Figurenbeschreibung werden für einander entsprechende
Teile der Ausführungsformen dieselben Bezugszeichen verwendet.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform eines
Brennstoffeinspritzventils 10.1 zur intermittierenden
Einspritzung von Brennstoff in einen Brennraum einer
Verbrennungskraftmaschine. Das Brennstoffeinspritzventil 10.1 weist ein eine Längsachse L definierendes GGeehhääuussee 12 mit einem Gehäusekörper 14, eeiinneemm Düsenkörper 16, einem
Einspritzventilteil 15, an welchem ein Einspritzventilsitz 18 ausgebildet ist, uunndd einem Aktuatoraufnahmekörper 20 auf, welcher zwischen dem Gehäusekörper 14 und dem
Einspritzventilteil 15 angeordnet ist. Eine sich am
Einspritzventilteil 15 abstützende Überwurfmutter 22 nimmt den Aktuatoraufnahmekörper 20 auf und ist auf den
Gehäusekörper 14 aufgewindet. EEiinnee ssiicchh aamm Düsenkörper 16 abstützende Überwurfmutter 23 ist auf das Einspritzventilteil
15 aufgewindet . Der Gehäusekörper 14 und der
Aktuatoraufnahmekörper 20, sowie dieser und das
Einspritzventilteil 15 liegen aneinander stirnseitig an, sind mittels der Überwurfmutter 22 dichtend gegeneinander gepresst und in Richtung der Längsachse L aufeinander ausgerichtet.
Der Düsenkörper 16 und ddaass Einspritzventilteil 15 sind mittels der Überwurfmutter 23 dichtend gegeneinander gepresst und in Richtung der Längsachse L aufeinander ausgerichtet,
Die Aussenform des Gehäuses 12 ist wenigstens annähernd kreiszylinderförmig . Auf der, dem Düsenkörper 16 abgewandten Stirnseite des
Gehäusekörpers 14 ist ein Brennstoffhochdruckeinlass 24 angeordnet, von welchem im Innern des Gehäuses 12 - durch den
Gehäusekörper 14, den Aktuatoraufnahmekörper 20 und das
Einspritzventilteil 15 bis zum Einspritzventilsitz 18 ein
Hochdruckraum 26 verläuft. Der Brennstoffhochdruckeinlass 24 ist durch einen Ventilträger 28 gebildet, welcher einen korbartigen Lochfilter 32 zum Zurückhalten von allfälligen
Fremdpartikeln im Brennstoff trägt.
Ein Aufbau und eine Funktionsweise der als Patrone ausgebildeten Baueinheit mmiitt dem Ventilträger 28 und dem
Lochfilter 32 sind im Dokument WO2014/131497 Al offenbart.
Der Brennstoffhochdruckeinlass 24 und der Ventilträger 28 mit
Lochfilter 32 können auch ausgebildet sein, wie dies im
Dokument WO2013/117311 Al offenbart ist. Der Ventilträger 28 kann auch ein in der Figur 1 nicht dargestelltes
Rückschlagventil mit eeiinneemm scheibenförmigen Ventilglied aufweisen, welches mit einem am Ventilträger 28 ausgebildeten Ventilsitz zusammenwirkt. Das scheibenförmige Ventilglied des
Rückschlagventils kann eine Bypassbohrung aufweisen. Das
Rückschlagventil kann über eine Hochdruckspeiseleitung zugeführten Brennstoff in den Hochdruckraum 26 praktisch hindernisfrei hineinströmen lassen, jedoch das Ausströmen von
Brennstoff aus dem Hochdruckraum 26 in die
Hochdruckspeiseleitung mit der Ausnahme durch den Bypass verhindern. Eine mögliche Ausführungsform des
Brennstoffhochdruckeinlasses 24 und eines Rückschlagventils, sowie eines Stabfilters anstelle des Lochfilters 32 ist aus dem Dokument W02009/033304 Al bekannt. Die entsprechende Offenbarung der oben genannten Dokumente gilt durch
Referenznahme als in die vorliegende Offenbarung aufgenommen.
Anschliessend an den Ventilträger 28 weist der Hochdruckraum
26 eine am Gehäusekörper 14 ausgebildete, diskrete
Speicherkammer 34 auf, die anderseits über einen
Strömungskanal 36 des Hochdruckraums 26 mit dem
Einspritzventilsitz 18 verbunden ist.
Eine Dimensionierung und eine Funktionsweise der diskreten
Speicherkammer 34 zusammen mit einem Rückschlagventil mit
Bypass ist im Dokument W02007/00927 9 Al offenbart; die entsprechende Offenbarung gilt durch Referenznahme als in die vorliegende Offenbarung aufgenommen.
Anstatt eines Rückschlagventils kann in bestimmten
Ausführungsformen auch eine ortsfeste unbewegliche Drossel vorgesehen sein.
In einer Ausnehmung des Aktuatoraufnahmekörpers 20 ist eine elektrisch betätigte Aktuatoranordnung 38 aufgenommen, welche mit ihrem in einer Richtung federbelasteten und in der anderen Richtung mittels eines Elektromagneten der
Aktuatoranordnung 38 bewegbaren Stössel 40 dazu bestimmt ist, einen Niederdruckauslass 42 zu verschliessen, um einen
Ventilraum 44, von einem Niederdruck-Brennstoffrücklauf 46
(siehe Figur 2) abzutrennen, und den Niederdruckauslass 42 freizugeben, um den Ventilraum 44 und den Niederdruck-
Brennstoffrücklauf 46 miteinander zu verbinden. Die mit 48 bezeichnete Längsachse des Stössels 40 und somit der
Aktuatoranordnung 38 verläuft parallel und exzentrisch zur
Längsachse L. Parallel zur bezüglich der Längsachse L des Gehäuses 12 und somit des Brennstoffeinspritzventils 10.1 mindestens teilweise exzentrisch angeordneten diskreten Speicherkammer
34 verläuft von einem Elektroanschluss 50 durch den
Gehäusekörper 14 zur Aktuatoranordnung 38 ein Kanal 52, in welchem die elektrische Steuerleitung zur Steuerung der
Aktuatoranordnung 38 aufgenommen ist.
Der Stössel 40 durchgreift den, ein Führungselement für den
Stössel 40 bildenden Boden des becherförmigen
Aktuatoraufnahmekörpers 20. Der Stössel 40 weist in radialer
Richtung vorstehende Führungsflügel auf, mit welchen er am
Führungselement parallel zur Längsrichtung L verschiebbar gleitend geführt ist. Die Führungsflügel bilden in
Längsrichtung L verlaufende Durchlässe, durch welche der
Brennstoff vom Niederdruckauslass 42 zum Niederdruck-
Brennstoffrücklauf 46 strömen kann.
Figur 2 zeigt einen vergrösserten Ausschnitt des
Brennstoffeinspritzventils von Figur 1 im Bereich des mit II bezeichneten Rechtecks.
Am Einspritzventilteil 15 ist der konische
Einspritzventilsitz 18 angeformt, welcher über den
Strömungskanal 36 mit der Speieherkämmer 34 und somit mit dem
Brennstoffhochdruckeinlass 24 direkt verbunden ist. Der
Einspritzventilsitz 18 bildet daher einen verjüngenden
Abschnitt des Innenraums des Einspritzventilteils 15 aus, SO dass oberhalb bzw. stromaufwärts dieses verjüngenden
Abschnittes ein erster Bohrungsabschnitt 61 und unterhalb bzw. stromabwärts dieses verjüngenden Abschnittes ein zweiter Bohrungsabschnitt 62 mit einem kleineren Querdurchmesser als der erste Bohrungsabschnitt 61 angeordnet ist.
Im Gehäuse 12 ist in Richtung der Längsachse L verstellbar ein Einspritzventilglied 56 mit einer konischen
Ventildichtfläche 57 angeordnet. Das Einspritzventilglied 56 weist der Ventildichtfläche 57 nachfolgend eine Nadel 58 auf, welche in einen stromabwärts des Einspritzventilsitzes 15 und des zweiten Bohrungsabschnittes 62 angeordneten Düsenraum 17 des Düsenkörpers 16 hineinragt. Die Ventildichtfläche 57 ist ausgebildet, mit dem Einspritzventilsitz 18 zum Verbinden des
Düsenraums 17 mit dem und Trennen des Düsenraums 17 vom
Hochdruckraum 26 dichtend zusammenzuwirken.
Das Einspritzventilglied 56 weist der konischen
Ventildichtfläche 57 abgewandt eine Schulter 59 auf, an welcher sich eine Druckfeder 63 mit ihrem einen Ende abstützt . Mit ihrem anderen Ende ist die Druckfeder 63 an einer einen Führungsteil bildenden Führungshülse 64 stirnseitig abgestützt. Die Druckfeder 63 beaufschlagt das
Einspritzventilglied 56 mit einer in Richtung auf den
Einspritzventilsitz 18 wirkenden Schliesskraft. Andererseits hält die Druckfeder 63 das Führungsteil 64 mit dessen der
Druckfeder 63 abgewandten Stirnseite in dichtender Anlage an einem Zwischenteil 66.
Im Führungsteil 64 ist in enger Gleitpassung von ca. 3 μm bis
5 μm ein am Einspritzventilglied 56 angeformter, doppeltwirkender Steuerkolben 68 entlang der Längsachse L verschiebbar geführt. Der Steuerkolben 68, das Führungsteil
64 und das Zwischenteil 66 grenzen einen Steuerraum 70 gegenüber dem Hochdruckraum 26 ab. Das Zwischenteil 66 ist Teil einer hydraulischen Steuervorrichtung Die hydraulische Steuervorrichtung 72 kann z.B. wie in der
WO2021/165275 Al oder der W02020/260285 Al beschrieben, ausgebildet sseeiinn,, deren entsprechende Offenbarungen durch
Referenznahme als in die vorliegende Offenbarung aufgenommen gelten.
Der Düsenkörper 16 weist eine Vielzahl von vom Düsenraum 17 ausgehenden ersten Einspritzöffnungen 161 und eine Vielzahl von vom Düsenraum 17 ausgehenden zweiten Einspritzöffnungen
162 auf. Die ersten Einspritzöffnungen 161 sind in Bezug auf die Längsachse L höher als die bzw. stromaufwärts der zweiten Einspritzöffnungen 162 angeordnet. Die zweiten Einspritzöffnungen 162 weisen einen kleineren (Minimal)Durchmesser auf als die ersten Einspritzöffnungen 161 und können für eine Piloteinspritzung oder beim Betrieb mit Gas als Hauptbrennstoff für eine Zündstrahleinspritzung genutzt werden. Die Nadel 5588 ist in Gleitpassung in einem
Unterdüsenraum 163 geführt, so dass die Seitenwand 581 der
Nadel 58 mit der Seitenwand 164 des Unterdüsenraums 163 zum
Schliessen und Öffnen der ersten Einspritzöffnungen 161 und/oder der zweiten Einspritzöffnungen 162 quasi-dichtend zusammenwirkt . In der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform kann die Nadel 58 durch Verstellen des Einspritzventilglieds
56 entlang der Längsachse L wahlweise die ersten
Einspritzöffnunge n 161 oder die ersten und die zweiten
Einspritzöffnungen 161, 162 schliessen. Entsprechend kann die
Nadel 58 durch Verstellen des Einspritzventilglieds 56 entlang der Längsachse L wahlweise die zweiten
Einspritzöffnungen 162 für eine Pilot- oder
Zündstrahleinspritzung oder die ersten und die zweiten Einspritzöffnungen 161, 162 für eine Haupteinspritzung von flüssigem Brennstoff vom Hochdruckraum 26 in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine öffnen. Insbesondere kann das
Einspritzventilglied 56 in eine in der Figur 1 gezeigte
Schliessstellung gebracht werden, in welcher sowohl die ersten und die zweiten Einspritzöffnungen 161, 162 geschlossen sind und der Düsenraum 17 durch dichtendes
Anliegen der Ventildichtfläche 57 am Einspritzventilsitz 18 vom Hochdruckraum 26 getrennt ist.
Der Düsenraum 17 weist einen stromaufwärts des
Unterdüsenraums 163 angeordneten Oberdüsenraum 165 mit einem grösseren Durchmesser auf, welcher über eine konische
Abstufung an den Unterdüsenraum 163 anschliesst . Der
Durchmesser des Oberdüsenraums 165 entspricht dem Durchmesser des zweiten Bohrungsabschnitts 62 des Einspritzventilteils
15, so dass der Oberdüsenraum 165 mit dem zweiten
Bohrungsabschnitt 62 fluchtet.
Die Nadel 58 weist eine innere, entlang der Längsachse L orientierte Bohrung 582 auf, welche vom unteren Ende 583 der
Nadel 58 ausgeht. In der Seitenwand weist die Nadel 58
Querbohrungen 584 auf, welche in den Oberdüsenraum 165 münden und so die innere Bohrung 582 mit dem Oberdüsenraum 165 verbinden. In der ersten Offenstellung des
Einspritzventilglieds 56, in welcher die zweiten
Einspritzöffnungen 162 geöffnet sind, verbindet die innere
Bohrung 582 die zweiten Einspritzöffnungen 162 über den
Unterdüsenraum 163 und den Oberdüsenraum 165 mit dem
Hochdruckraum 26. In der zweiten Offenstellung des
Einspritzventilglieds 56, in welcher die ersten und die zweiten Einspritzöffnungen 161, 162 geöffnet sind, verbindet die Innere Bohrung 582 die ersten und die zweiten
Einspritzöffnungen 161, 162 über den Unterdüsenraum 163 und den Oberdüsenraum 165 mit dem Hochdruckraum 26.
Der Düsenraum 17 ist sacklochartig mit einem Boden 171 ausgebildet, wobei der Düsenraum 17 in der gezeigten
Schliessstellung des Einspritzventilglieds 56 ein vom unteren
Ende 583 der Nadel 58 und dem Boden 171 begrenzten Freiraum
166 aufweist, welcher mit der inneren Bohrung 582 verbunden ist. Der Düsenraum 17 weist am stromabwärtigen Ende eine
Hinterschneidung auf, welche den Freiraum 166 in der
Schliessstellung des Einspritzventilglieds 56 bildet.
Durch das Zwischenteil 66 hindurch verläuft von der dem
Steuerraum 70 zugewandten ebenen Stirnseite zur dem
Steuerraum 70 abgewandten, ebenfalls ebenen Stirnseite eine kreiszylinderförmige Führungsausnehmung. In dieser ist ein
Schaft 76 eines pilzförmig ausgebildeten
Zwischenventilgliedes 78 geführt. Ein mit dem Schaft 76 integral ausgebildeter Kopf 80 des Zwischenventilgliedes 78 befindet sich im Steuerraum 70 und wirkt mit seiner, dem
Zwischenteil 66 zugewandten Seite mit dem Zwischenteil 66 zusammen, dessen ebene Stirnseite einen ringförmigen
Zwischenventilsitz bildet.
Das Zwischenventilglied 78 bildet zusammen mit dem am
Zwischenteil 66 ausgebildeten Zwischenventilsitz ein
Zwischenventil 83. Zur Ausbildung des Zwischenventils 83 sei z.B. auf die WO2021/165275 Al oder der W02020/260285 Al hingewiesen, deren entsprechende Offenbarungen durch
Referenznahme als in die vorliegende Offenbarung aufgenommen gelten . Die vorliegend beschriebene (elektro-)hydraulische
Steuervorrichtung kann auch gemäss anderen aus dem Stand der
Technik bekannten elektro-hydraulischen Steuervorrichtungen, wie z.B. der WO2016/041739 Al, ausgebildet sein.
Figur 3 zeigt einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Brennstoffeinspritzventils 10.2, wobei der untere Teil des Brennstoffeinspritzventils 10.2 ab dem
Einspritzventilsitz 18 gezeigt ist. Im Unterschied zum in
Figur 2 gezeigten Brennstoffeinspritzventil 10.1 weist der
Unterdüsenraum 163 einen ersten Abschnitt 163.1 und einen stromabwärts des ersten Abschnittes 163.1 angeordneten zweiten Abschnitt 163.2 mit einem im Vergleich zum ersten
Abschnitt 163.1 verringerten Durchmesser auf. Der zweite
Abschnitt 163.2 schliesst über eine konische Abstufung am ersten Abschnitt 163.1 an. Die zweiten Einspritzöffnungen 162 gehen vom zweiten Abschnitt 163.2 des Unterdüsenraums 163 aus und die ersten Einspritzöffnungen 161 gehen vom ersten
Abschnitt 163.1 des Unterdüsenraums 163 aus. Die Nadel 58 weist entsprechend einen ersten Nadelabschnitt 58.1 auf, welcher im ersten Abschnitt 163.1 des Unterdüsenraums 163 in
Gleitpassung geführt ist. Am ersten Nadelabschnitt 58.1 schliesst stromabwärts ein zweiter Nadelabschnitt 58.2 an, welcher im zweiten Abschnitt 163.2 des Unterdüsenraums 163 in
Gleitpassung führbar ist . In Figur 3 ist das
Einspritzventilglied 56 in einer Schliessstellung gezeigt, in welcher die ersten Einspritzöffnungen 161 durch den ersten
Nadelabschnitt 58.1 und die zweiten Einspritzöffnungen 162 durch den zweiten Nadelabschnitt 58.2 geschlossen werden.
Der erste und der zweite Nadelabschnitt 58.1, 58.2 schliessen über eine konische Abstufung aneinander an. Die konische Abstufung, über welche der erste und der zweite
Nadelabschnitt 58.1, 58.2 aneinander anschliessen, kann in bestimmten Ausführungsformen der konischen Abstufung, über welche der erste Abschnitt 163.1 und der zweite Abschnitt
163.2 des Düsenraums 163 aneinander anschliessen, entsprechen. Alternativ zur konischen Abstufung ist zwischen den Nadelabschnitten 58.1, 58.2 und/oder zwischen den ersten und zweiten Abschnitten 163.1, 163.2 des Düsenraums 163 auch eine senkrechte Abstufung möglich.
Wie in Figur 3 ersichtlich, weisen die zweiten
Einspritzöffnungen 162 jeweils einen vom Düsenraum 17 bzw. vom zweite Abschnitt 163.2 des Unterdüsenraums 163 ausgehenden ersten Öffnungsabschnitt 162.1 und einen an den ersten Öffnungsabschnitt 162.1 anschliessenden zweiten
Öffnungsabschnitt 162.2 auf, welcher in die Aussenwand des
Düsenkörpers 16 und daher in den Brennraum der
Verbrennungskraftmaschine mündet. Der Durchmesser des zweiten
Öffnungsabschnitts 162.2 ist grösser als der Durchmesser des ersten Öffnungsabschnitts 162.1, so dass die zweiten
Einspritzöffnungen 162 ein sich in Richtung des Brennraums der Verbrennungskraftmaschine stufenartig aufweitendes Profil aufweisen. Der erste Öffnungsabschnitt 162.1 und der zweite
Öffnungsabschnitt 162.1 schliessen aneinander über eine konische Abstufung an. Es ist aber auch denkbar, dass die
Öffnungsabschnitt e 162.1, 162.2 aneinander über eine senkrechte Abstufung anschliessen. Es ist auch denkbar, dass die sich nach Aussen erweiternde konische Abstufung, deren
Öffnungswinkel variiert werden kann, den gesamten zweiten
Öffnungsabschnitt ausbildet. Aufgrund des ersten
Öffnungsabschnitts 162.1 weisen die zweiten Einspritzöffnungen 162 einen kleineren Minimaldurchmesser als die eerrsstteenn Einspritzöffnungen 161 auf. Die zweiten Einspritzöffnungen 162 können daher zur Voreinspritzung oder Zündstrahleinspritzung genutzt werden, während die ersten Einspritzöffnungen 161 (zusammen mit den ebenfalls geöffneten zweiten Einspritzöffnungen 162) für eine Haupteinspritzung mit flüssigem Brennstoff genutzt werden können.
Der Düsenraum 17 ist sacklochartig mit einem Boden 171 ausgebildet. In der in Figur 3 gezeigten Schliessstellung des Einspritzventilglieds 56 ist im Düsenraum 17 ein vom unteren Ende der Nadel 583 und dem Boden 171 begrenzter Freiraum 166 ausgebildet . Im Unterschied zzuumm in Figur 2 gezeigten
Brennstoffeinspritzventil 10.1 ist der Boden 171 gekrümmt ausgebildet, so dass der Freiraum 166 ein halbkugelartiges Profil aufweist. Es ist aber auch möglich, dass der Freiraum
166 wie in Figur 2 ausgebildet wird.
Die Nadel 58 weist wie beim Brennstoffeinspritzventil 10.1 in Figur 2 eine innere Bohrung 582 und Querbohrungen 584 auf.
Die Figuren 4(a)-(c) zeigen drei Stellungen des Einspritzventilglieds 56 der in Figur 33 gezeigten Ausführungsform des Brennstoffeinspritzventils 10.2.
Figur 4(a) zeigt einen Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils 10.2 in der in Figur 3 gezeigten Schliessstellung, in welcher sowohl die ersten Einspritzöffnungen 161 (durch den ersten Nadelabschnitt 58.1) als auch die zweiten Einspritzöffnungen 162 (durch den zweiten Nadelabschnitt 58.2) geschlossen sind. Figur 4(b) zeigt das Brennstoffeinspritzventil 10.2 mit dem
Einspritzventilglied 56 in einer ersten Offenstellung, in welcher das Einspritzventilglied 56 derart entlang der
Längsachse L angehoben ist, dass die zweiten
Einspritzöffnungen 162 geöffnet sind, während die ersten
Einspritzöffnungen 161 weiterhin durch den ersten
Nadelabschnitt 58.2 geschlossen werden. Die Ventildichtfläche
57 ist vom Einspritzventilsitz 18 angehoben. In der gezeigten ersten Offenstellung kann daher Brennstoff vom Hochdruckraum
26 über den zweiten Bohrungsabschnitt 62 bzw. den
Oberdüsenraum 165, die innere Bohrung 582 und den
Unterdüsenraum 163 bzw. den zweiten Abschnitt 163.2 des
Unterdüsenraums 163 in die zweiten Einspritzöffnungen 162 gelangen, um von dort in den Brennraum der
Verbrennungskraftmaschine eingespritzt zu werden.
Figur 4(c) zeigt das Brennstoffeinspritzventil 10.2 mit dem
Einspritzventilglied 56 in einer zweiten Offenstellung, in welcher das Einspritzventilglied 56 höher entlang der
Längsachse L angehoben ist, so dass zusätzlich zu den zweiten
Einspritzöffnungen 162 auch die ersten Einspritzöffnungen 161 geöffnet sind. Die Nadel 58 ist weiterhin über den ersten
Nadelabschnitt 58.1 im Unterdüsenraum 163 bzw. im ersten
Abschnitt 163.1 des Unterdüsenraums 163 in Gleitpassung geführt . Der zweite Nadelabschnitt 58.2 hingegen befindet sich nicht mehr im zweiten Abschnitt 163.2 des
Unterdüsenraums 163, sondern ist durch das Anheben des
Einspritzventilglieds 56 im ersten Abschnitt 163.1 des
Unterdüsenraums 163 und in der konischen Abstufung zwischen erstem und zweitem Abschnitt 163.1, 163.2 des Unterdüsenraums
163 angeordnet. Wie in Figur 4(c) ersichtlich, kann in der gezeigten zweiten Offenstellung Brennstoff vom Hochdruckraum
26 über den zweiten Bohrungsabschnitt 62 bzw. den
Oberdüsenraum 165, die Querbohrungen 584, die innere Bohrung
582 und den Unterdüsenraum 163 sowohl in die ersten
Einspritzöffnungen 161 als auch in die zweiten
Einspritzöffnungen 162 gelangen, um von dort in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt zu werden.
Durch eine geeignete Ausgestaltung der Nadel 58, zum Beispiel mit einem längeren zweiten Nadelabschnitt 58.2, insbesondere derart, dass die summierte axiale Länge des zweiten
Nadelabschnittes 58.2 und der konischen Abstufung zwischen dem ersten und dem zweiten Nadelabschnitt länger als der axiale Abstand der ersten und der zweiten Einspritzöffnungen
161, 162 ist, kann in einer weiteren Ausführungsform erreicht werden, dass zuerst die ersten Einspritzöffnungen 161 geöffnet werden, während die zweiten Einspritzöffnungen 162 noch geschlossen sind. In einer solchen Ausführungsform können entsprechend die ersten Einspritzöffnungen 161 einen kleineren Minimaldurchmesser aufweisen als die zweiten
Einspritzöffnungen 162.
Figur 5 zeigt einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Brennstoffeinspritzventils 10.3, wobei der untere Teil des Brennstoffeinspritzventils 10.3 ab dem
Einspritzventilsitz 18 gezeigt ist. Die Nadel 58 des
Brennstoffeinspritzventils 10.3 weist eine Hülse 585 auf, welche aus Stahl oder einem anderen geeigneten Material hergestellt ist und welche mindestens teilweise umfangsseitig um einen unteren Teil des ersten Nadelabschnitts 58.1 angeordnet ist . Die Hülse 585 ist ausgebildet, mit der
Seitenwand 164 des Düsenraums 17 bzw. des Unterdüsenraums 163 zum Schliessen und Öffnen der ersten Einspritzöffnungen 161 und der zweiten Einspritzöffnungen 162 zusammenzuwirken, wobei die Hülse 585 mit einer radial gegen die Seitenwand 164 des Düsenraums 17 bzw. des Unterdüsenraums 163 gerichteten
Spannkraft beaufschlagt sein kann.
Der Unterdüsenraum 163 weist ferner zwei Hinterschneidungen auf, durch welche zwei Freiräume 166.1 und 166.2 ausgebildet werden. Der erste Freiraum 166.1 ist ähnlich zum Freiraum 166 des in Figur 2 gezeigten Brennstoffeinspritzventils 10.1 am
Boden 171 des Düsenraums 17 ausgebildet. Der zweite Freiraum
166.2 ist zwischen dem ersten Abschnitt 163.1 und dem zweiten
Abschnitt 163.2 des Unterdüsenraums 163 ausgebildet. Im
Brennstoffeinspritzventil 10.3 sind die zweiten
Einspritzöffnungen 162 im ersten Abschnitt 163.1 des
Unterdüsenraums 163 angeordnet. Es ist aber auch denkbar, die zweiten Einspritzöffnungen im zweiten Abschnitt 163.2 anzuordnen und die Hülse 585 nur zum Schliessen der ersten
Einspritzöffnungen 161 zu nutzen. Es ist auch denkbar, um einen Teil des zweiten Nadelabschnitts 58.2 mindestens teilweise umfangsseitig eine zweite Hülse anzubringen, welche zum Schliessen der zweiten Einspritzöffnungen genutzt werden kann.
Figur 6 zeigt einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Brennstoffeinspritzventils 10.4, wobei der untere Teil des Brennstoffeinspritzventils 10.4 ab dem
Einspritzventilsitz 18 gezeigt ist . Beim
Brennstoffeinspritzventil 10.4 gehen die ersten
Einspritzöffnungen 161 und die zweiten Einspritzöffnungen 162 jeweils über muldenförmige Aussparungen 1611, 1621, bevorzugt mit einem kleinen Volumen, vom Düsenraum 17 aus. Die Übergänge zwischen den Einspritzöffnungen 161, 162 und der
Seitenwand 164 des Düsenraums 17 sind abgerundet. Insbesondere sind die Übergänge zwischen den muldenförmigen Aussparungen 1611, 1621 und den Einspritzöffnungen 161, 162 abgerundet .
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