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DE102020108816A1 - Kraftstoffinjektor - Google Patents

Kraftstoffinjektor Download PDF

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DE102020108816A1
DE102020108816A1 DE102020108816.7A DE102020108816A DE102020108816A1 DE 102020108816 A1 DE102020108816 A1 DE 102020108816A1 DE 102020108816 A DE102020108816 A DE 102020108816A DE 102020108816 A1 DE102020108816 A1 DE 102020108816A1
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DE
Germany
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injector
longitudinal axis
section
control valve
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020108816.7A
Other languages
English (en)
Inventor
Norbert Schöfbänker
Richard Pirkl
Verena Kögel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liebherr Components Deggendorf GmbH
Original Assignee
Liebherr Components Deggendorf GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liebherr Components Deggendorf GmbH filed Critical Liebherr Components Deggendorf GmbH
Priority to DE102020108816.7A priority Critical patent/DE102020108816A1/de
Priority to CN202180021954.9A priority patent/CN115298432A/zh
Priority to PCT/EP2021/057864 priority patent/WO2021198049A1/de
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Pending legal-status Critical Current

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    • F02M47/025Hydraulically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor, der ein Injektorgehäuse zum Aufnehmen von Injektorbestandteilen, eine Düsennadel, die in ihrer Längsachse bewegbar in dem Injektorgehäuse angeordnet ist und dazu ausgelegt ist, eine Einspritzöffnung wahlweise zu verschließen oder freizugeben, und ein Magnetventil umfasst, das dazu ausgelegt ist, die Düsennadel in einen verschließenden oder freigebenden Zustand zu überführen. Der Injektor ist dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil und die Düsennadel jeweils mittig auf einer gemeinsamen Längsachse angeordnet sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor sowie einen Motor mit einem solchen Kraftstoffinjektor.
  • In Brennkraftmaschinen wie Dieselmotoren oder auch Benzinmotoren wird in der Regel über einen Injektor Kraftstoff mit einer bestimmten Menge und für eine bestimmte Zeitdauer in einen Brennraum eingespritzt. Dabei ist es aufgrund der sehr geringen Einspritzdauern, die im Mikrosekundenbereich liegen, erforderlich, die Austrittsöffnung des Injektors mit einer sehr hohen Frequenz zu öffnen beziehungsweise zu schließen. Für eine genaue Ansteuerung dieser Schließzeiten und zum genauen Erfassen eines Injektorzustands ist es erforderlich, eine Injektorzustandsdetektion vorzusehen, damit eine übergeordnete Steuereinheit sämtliche Informationen eines einzelnen Injektors erhält, insbesondere Informationen bezüglich seiner Schließ- oder Öffnungszeiten.
  • Ein solcher Injektor verfügt typischerweise über eine Düsennadel (auch: Injektornadel), die einen mit einem hohen Druck beaufschlagten Kraftstoff bei Freigeben eines Austrittslochs des Injektors nach außen treten lässt. Diese Düsennadel wirkt im Zusammenspiel mit dieser Austrittsöffnung wie ein Pfropfen, der bei einem Anheben ein Austreten des Kraftstoffs ermöglicht. Demnach ist es also erforderlich, diese Nadel in relativ kurzen Zeitabständen anzuheben und nach einer kurzen Zeit erneut in die Austrittsöffnung zurückgleiten zu lassen. Dabei können hydraulische Servoventile verwendet werden, die das Auslösen dieser Bewegung ansteuern. Solche Ventile wiederum werden mithilfe eines Elektromagneten angesteuert. Alternativ dazu kann ein Piezoelement verwendet werden, das schneller als das mittels Elektromagneten angesteuerte Ventil reagiert.
  • Aufgrund der hohen Einspritzdrücke von über 2500 bar bis hin zu 3000 bar ist es nicht möglich, die Düsennadel direkt mithilfe eines Magnetventils anzusteuern beziehungsweise zu bewegen. Hierbei wäre die erforderliche Kraft zum Öffnen und Schließen der Düsennadel zu groß, sodass ein solches Verfahren nur mithilfe von sehr großen Elektromagneten realisierbar wäre. Eine solche Konstruktion scheidet aber aufgrund des nur beschränkt zur Verfügung stehenden Bauraums in einem Motor aus.
  • Typischerweise werden anstelle der direkten Ansteuerung sogenannte Steuerventile verwendet, die die Düsennadel ansteuern und selbst über ein Elektromagnetventil bzw. Piezoventil gesteuert werden. Dabei wird in einem mit der Düsennadel zusammenwirkenden Steuerraum mithilfe des unter hohem Druck zur Verfügung stehenden Kraftstoffs ein Druckniveau aufgebaut, das auf die Düsennadel in Verschlussrichtung wirkt. Dieser Steuerraum, bzw. dieses Steuerventil ist typischerweise über eine Zulaufdrossel mit dem Hochdruckbereich des Kraftstoffs verbunden. Ferner weist dieser Steuerraum eine in der Sitzplatte angeordnete kleine verschließbare Ablaufdrossel auf, aus der der Kraftstoff hin zu einem Niederdruckbereich entweichen kann. Tut er dies, ist der Druck in dem Steuerraum und die auf die Düsennadel wirkende Verschlusskraft verringert, da der unter hohem Druck stehende Kraftstoff des Steuerraums in Richtung des durch das Magnetventil abgehobenen Ankers abfließen kann. Dadurch kommt es zu einer Bewegung der Düsennadel, welche die Austrittsöffnung an der Injektorspitze freigibt. Um die Bewegung der Düsennadel steuern zu können, wird also die Ablaufdrossel des Ventils mithilfe eines Ankerelements oder eines vom Ankerelement betätigten Sitzteils wahlweise verschlossen oder geöffnet.
  • Zum weiteren Verständnis des allgemeinen Funktionsprinzips eines Kraftstoffinjektors wird nachfolgend dargelegt, dass die Sitzplatte ferner einen von oben nach unten verlaufenden Durchgang, der die Ablaufdrossel eines Injektors darstellt, aufweist. Durch Aufsetzen eines Ankerelements bzw. eines vom Ankerelement betätigten Sitzteils und Abdichten des Durchgangs füllt sich der darunter liegende Steuerraum über einen Zulauf mit unter hohem Druck befindlichen Kraftstoff, sodass die Düsennadel in ihre Verschlussposition gedrängt wird. Bei einem Abheben des Ankerelements wird die Durchgangsöffnung freigegeben und es strömt der unter hohem Druck gespeicherte Kraftstoff ab und es kommt zu einer Verringerung des auf die Düsennadel wirkenden Krafteinflusses, sodass sich diese von ihren Auslassöffnungen abhebt und hierdurch Kraftstoff ausströmen kann.
  • Die nähere Funktionsweise eines Injektors ist beispielsweise in der DE 10 2017 116 383.2 wiedergegeben.
  • Da das allgemeine Prinzip eines Injektors zum Einspritzen von Kraftstoff dem Fachmann bekannt ist, wird nachfolgend nicht tiefergehender auf die Funktionalität dieses Bauteils eingegangen.
  • Es gibt die kontinuierlichen Bestrebungen Injektoren immer kompakter auszugestalten, damit mit einem Injektor möglichst viele Anwendungsfälle, also verschiedene Motorvarianten abgedeckt werden können. Für eine kompakte Ausführung ist das Magnetventil in die Zylinderkopfbohrung zu integrieren, so dass dieses sehr klein ausgeführt sein muss und der von dem Injektor auszugebende Kraftstoff durch das Magnetventil oder an dem Magnetventil vorbei nach unten zur Düse zu führen ist. Da unter anderem das Steuerventil des Injektors als eigenständige Baugruppe in den Injektor integriert wird, jedoch zu dem darüber liegenden, angrenzenden Gehäusebauteil eine dichtende Verbindung (gegenüber dem mit einem Druck von bis zu 3000 bar beaufschlagten Kraftstoff) erfordert, gibt es im unteren Bereich des Injektors sehr große Flächen, die mit Hochdruck belastet werden. Um nun die Dichtheit des Injektors zu gewährleisten, werden sehr hohe Axialkräfte (bis zu 60kN) in die Bauteile eingeleitet, um eine ausreichend hohe Kontaktpressung zu erzielen. Diese hohen Kräfte sowie die vorliegenden Bauraumeinschränkungen machen es sehr schwer eine verlässliche dichtende Verbindung zu erzeugen.
  • So kommt es bei so hohen Axialkräften mitunter vor, dass es zu ungewünschten Verformungen in den Bestandteilen des Injektors kommt. Diese Verformungen können die für ein genaues Abgeben einer Kraftstoffmenge von dem Injektor erforderliche Dichtheit in den Kontaktflächen der mehreren Gehäusebestandteile nachteilig beeinflussen. Zudem führen solche Verformungen zu erheblichen Problemen im Wartungsfall, da ein Austausch einer Komponente nicht mehr ohne weiteres möglich ist, sondern oftmals der ganze Injektor getauscht werden muss.
  • Da aber die Kompaktheit des Injektors maßgeblich zur Erschließung einer Vielzahl von Anwendungsfällen beiträgt, also eine Injektorbauform in unterschiedlichsten Motoren verbaut werden kann, ist es äußerst erstrebenswert unter Beibehaltung der kompakten Abmessungen die auftretenden sehr hohen Axialkräfte beschädigungsfrei ansetzen zu können. Bei kompakten Injektoren sind die Magnetventile in der Regel in der unteren Längshälfte des Injektors angeordnet und/oder umfangsseitig von der Düsenspannmutter umgeben. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist dabei das Magnetventil nicht weiter als 100mm, vorzugsweise nicht weiter als 80mm und bevorzugterweise nicht weiter als 60mm von der Düsennadelspitze des Injektors entfernt.
  • Es ist demnach das Ziel der vorliegenden Erfindung einen Injektor zu schaffen, der trotz seiner kompakten Abmessungen und der zur Dichtheit erforderlichen hohen Axialkräfte ein beschädigungsfreies Zusammenfügen und/oder Lösen der Injektorbestandteile ermöglicht.
  • Dies gelingt mit einem Kraftstoffinjektor, der sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kraftstoffinjektor ein Injektorgehäuse zum Aufnehmen von Injektorbestandteilen, eine Düsennadel, die in ihrer Längsachse bewegbar in dem Injektorgehäuse angeordnet ist und dazu ausgelegt ist, eine Einspritzöffnung wahlweise zu verschließen oder freizugeben, und ein Magnetventil umfasst, das dazu ausgelegt ist, die Düsennadel in einen verschließenden oder freigebenden Zustand zu überführen. Der Injektor ist dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil und die Düsennadel jeweils mittig auf einer gemeinsamen Längsachse angeordnet sind.
  • Durch die Anordnung von Magnetventil und Düsennadel auf einer gemeinsamen Längsachse können die wirkenden Axialkräfte, die parallel zur Längsachse verlaufen, besonders effektiv abgeleitet werden, so dass die oben beschriebenen Nachteile abgemildert oder vollständig überwunden werden.
  • Nach der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, die Bauteile des Injektors möglichst symmetrisch (drehsymmetrisch oder rotationssymmetrisch) zu einer gemeinsamen Längsachse anzuordnen, da es somit möglich ist, symmetrische Dicht- und Injektorquerschnitte zu bilden, die weniger leicht zu Verformungen neigen, wie die vormals im Stand der Technik verwendeten asymmetrischen Dicht- und Injektorquerschnitte.
  • Nach einer Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Injektor ferner mit einem Steuerventil versehen ist, das einen mit der Düsennadel in Verbindung stehenden Steuerraum besitzt, wobei der Steuerraum eine Zulaufdrossel zum Zulaufen von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff und eine mittels des Magnetventils verschließbare Ablaufdrossel zum Ablaufen von Kraftstoff hin zu einem Niederdruckbereich aufweist, wobei vorzugsweise das Steuerventil ebenfalls mittig auf der gemeinsamen Längsachse angeordnet ist.
  • Durch das Anordnen des Steuerventils auf der gemeinsamen Längsachse werden auch hier die wirkenden Axialkräfte besonders schonend und gleichmäßig eingeleitet.
  • Dabei kann vorgesehen sein, dass die verschließbare Ablaufdrossel durch eine Sitzplatte gebildet ist, die einen im Wesentlichen plattenartigen Grundkörper aufweist und die Ablaufdrossel ein die beiden flächigen Seiten des Grundkörpers verbindender durch die Sitzplatte verlaufender Durchgang ist, wobei vorzugsweise die Sitzplatte und/oder der die Ablaufdrossel bildende Durchgang ebenfalls mittig auf der gemeinsamen Längsachse angeordnet ist/sind.
  • Durch das Anordnen der Sitzplatte und/oder des die Ablaufdrossel bildenden Durchgangs auf der gemeinsamen Längsachse werden auch hier die wirkenden Axialkräfte besonders schonend und gleichmäßig eingeleitet, so dass es zu weniger stark ausgeprägten Verformungen oder überhaupt keinen Verformungen mehr kommt.
  • Nach einer optionalen Fortbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Magnetventil einen magnetisierbaren Körper und ein in Längsrichtung des Injektors bewegbares Ankerelement aufweist, das je nach Magnetisierungszustand des magnetisierbaren Körpers von dem Körper weggedrängt oder von diesem angezogen ist, wobei vorzugsweise das Ankerelement ebenfalls mittig auf der gemeinsamen Längsachse angeordnet ist.
  • Auch hier ist es von Vorteil, wenn das Ankerelement mittig auf der gemeinsamen Längsachse angeordnet ist. Die sich dadurch ergebende Symmetrie erleichtert das Einleiten bzw. Durchleiten der Axialkräfte an ihren Dichtflächen und verhindert so das Auftreten unerwünschter Verformungen.
  • Weiter kann nach einer vorteilhaften Modifikation der Erfindung vorgesehen sein, dass der Injektor ferner ein Sitzteil umfasst, das zwischen einem Ankerelement des Magnetventils und einer eine Ablaufdrossel aufweisenden Sitzplatte angeordnet ist, wobei das Sitzteil dazu ausgelegt ist, bei einer entsprechenden Bewegung des Ankerelements die in der Sitzplatte angeordnete Ablaufdrossel dichtend zu verschließen, wobei vorzugsweise das Sitzteil ebenfalls mittig auf der gemeinsamen Längsachse angeordnet ist.
  • Die durch die Anordnung des Sitzteils weiter fortgeführte Symmetrie entlang der Längsachse ermöglicht - wie bereits oben erläutert- auch hier das gleichmäßige Anordnen von Dichtflächen um die Längsachse herum, so dass es bei den anliegenden Axialkräften, die im Bereich von 60kN liegen können, zu einem möglichst gleichmäßigen Krafteintrag an den Kontaktstellen bzw. Kontaktflächen der durch Kontaktpressung abgedichteten Bauteile kommt. Dies ermöglicht auch die Beibehaltung der Ursprungsform bei sehr hohen Axialkräften, die bei einer von der Längsachse abweichenden Anordnung anfällig für eine Verformung wären.
  • Nach der Erfindung kann das Injektorgehäuse mehrere dichtend miteinander verbindbare Bestandteile umfassen, wobei vorzugsweise deren jeweilige Dichtflächen drehsymmetrisch oder rationssymmetrisch zu der gemeinsamen Längsachse sind.
  • Durch den dreh- oder rotationssymmetrischen Aufbau der jeweiligen Dichtfläche oder Dichtflächen der mehreren miteinander dichtend verbindbaren Injektorbestandteile, wird die parallel zur Längsrichtung wirkende Axialkraft, die für ein dichtendes Zusammenfügen der Injektorbestandteile benötigt wird, in Umfangsrichtung gesehen gleichmäßig, zumindest jedoch mit einem äquidistanten Abstand weitergegeben. Dies sorgt dafür, dass die so druckbeaufschlagten Teile nicht ungleichmäßig belastet werden und dadurch besonders anfällig für eine Druckverformung sind.
  • Dabei kann das Injektorgehäuse einen Gehäusegrundabschnitt mit einem Anschluss zum Zuführen von Kraftstoff und einen sich an den Gehäusegrundabschnitt anschließenden Ankerführungsabschnitt zum Führen eines Ankerelements aufweist, die sich an ihren jeweiligen Dichtflächen dichtend kontaktieren, wobei vorzugsweise der Ankerführungsabschnitt mittig auf der gemeinsamen Längsachse angeordnet und zu dieser drehsymmetrisch ist.
  • Der Gehäusegrundabschnitt umfasst einen Anschluss zum Zuführen von Kraftstoff, welcher über einen Druckspeicher und einer davon abgehenden Kraftstoffleitung hin zum Ankerführungsabschnitt geleitet wird. In der Stirnfläche des Gehäusegrundabschnitts ist demnach mindestens eine Öffnung zum Leiten von Kraftstoff vorgesehen. Diese Öffnung muss von einer korrespondierenden und optimaler Weise dazu fluchtenden Öffnung in dem Ankerführungsabschnitt überdeckt sein, damit das Aneinanderfügen von Gehäusegrundabschnitt und Ankerführungsabschnitt einen kontinuierlichen Kraftstoffkanal bildet, der den vom Anschluss her kommenden Kraftstoff in Richtung Düse leitet.
  • Die drehsymmetrische Ausgestaltung des Ankerführungsabschnitts mit seiner Ausnehmung zum Aufnehmen des Ankers, des Magnetventils (oder Teile davon) und der in Längsrichtung verlaufenden mindestens einen Kraftstoffleitung erlaubt das Einleiten von besonders hohen in der Längsrichtung wirkenden Axialkräften, die für eine Dichtung der beiden Kontaktflächen erforderlich sind.
  • Demnach kann also vorgesehen sein, dass der Ankerführungsabschnitt mindestens eine Kraftstoffleitung aufweist, die dazu ausgelegt ist, einen Kraftstoff in Längsrichtung des Ankerführungsabschnitt durchzuleiten, wobei vorzugsweise die mindestens eine Kraftstoffleitung radial zu einer Ausnehmung zum Führen eines Ankerelements beabstandet ist. Bei einem Vorhandensein von mehr als einer Kraftstoffleitung weisen diese einen gleichen Abstand von der Längsachse auf und sind in Umfangsrichtung gesehen äquidistant zueinander beabstandet.
  • Nach einer optionalen Fortbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Injektorgehäuse einen Ankerführungsabschnitt zum Führen eines Ankerelements und einen sich an den Ankerführungsabschnitt anschließenden Steuerventilabschnitt zum Aufnehmen eines Steuerventils aufweist, die sich an ihren jeweiligen Dichtflächen dichtend kontaktieren, wobei vorzugsweise der Steuerventilabschnitt mittig auf der gemeinsamen Längsachse angeordnet und zu dieser drehsymmetrisch oder rotationssymmetrisch ist.
  • Zudem kann das Injektorgehäuse einen Steuerventilabschnitt zum Aufnehmen eines Steuerventils und einen sich an den Steuerventilabschnitt anschließenden Düsennadelabschnitt zum Aufnehmen einer Düsennadel aufweisen, wobei die Abschnitte sich an ihren jeweiligen Dichtflächen dichtend kontaktieren, und wobei vorzugsweise der Düsennadelabschnitt mittig auf der gemeinsamen Längsachse angeordnet und zu dieser drehsymmetrisch oder rotationssymmetrisch ist.
  • Nach einer optionalen Modifikation der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Injektor ferner mit einer Düsenspannmutter versehen ist, die dazu ausgelegt ist, die mehreren dichtend miteinander verbindbaren Bestandteile zu verpressen, um eine dichtend Kontaktpressung in den Dichtflächen der verbindbaren Bestandteile zu erzeugen, vorzugsweise indem die Düsenspannmutter eine Gewindeverbindung mit einem proximalen der mehreren verbindbaren Bestandteile, bspw. den Gehäusegrundabschnitt, eingeht und das distale Bestandteil, bspw. den Düsenabschnitt, sowie etwaige dazwischen angeordnete verbindbare Bestandteile mittels einer Anschlagfläche hin zu dem proximalen Bestandteil drängt, um so eine Kontaktpressung in den Dichtflächen zu erzeugen.
  • Vorzugsweise umschließt die Düsenspannmutter das Magnetventil, einen Ankerführungsabschnitt zum Führen eines Ankerelements und/oder einen Steuerventilabschnitt zum Aufnehmen eines Steuerventils umfangsseitig vollständig. Eine solche Konfiguration stellt eine besonders kompakte Bauweise des Injektors dar und ist für die variable Anwendung des Injektors von Vorteil.
  • Zudem ist nach der Erfindung von Vorteil, wenn das Magnetventil in der unteren, also der zur Düse gewandten Längshälfte des Injektors angeordnet ist, vorzugsweise kann das Magnetventil sogar indem unteren Längsdrittel des Injektors angeordnet sein.
  • Die Erfindung betrifft ferner einen Motor mit einem Injektor nach einer der vorhergehenden Varianten. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden aufgrund der nachfolgenden Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigt die einzige Figur:
    • 1: eine schematische Längsschnittansicht eines erfindungsgemäßen Injektors.
  • 1 zeigt einen Längsschnitt eines Injektors 1. Man erkennt den Injektor 1, der ein Gehäuse 2, 3, 4, 5 aufweist, in den mehrere Injektorkomponenten 6-13 angeordnet sind. Wesentlich für die Funktion des Injektors 1 sind dabei die Düsennadel 6, das Anker 12 und Sitzplatte 10 umfassende Ventil sowie der Elektromanget 7, der unter anderem eine Spulenwicklung 11 aufweist. Darüber hinaus ist eine Ausnehmung zum Anordnen eines Federelements vorgesehen, das das Ankerelement 12 in Richtung des Ventils 8 drückt, um die Ablaufdrossel 9 des Ventils 8 in einem unbestromten Zustand des Elektromagneten 7 fluiddicht zu verschließen.
  • Aktiviert man den Elektromagnet 7, zieht dieser mit Hilfe von Magnetkraft das Ankerelement 12 von dem Ventil 8, bzw. der Ablaufdrossel 9 weg, sodass aus einem durch das Ventil verschließbaren Steuerraum unter hohem Druck stehender Kraftstoff aus dem Durchgang 9 ausströmen kann. Da sich hierdurch der Druck in dem Steuerraum verringert, der auf die Injektornadel 6 wirkt, kann diese aus einer Schließposition herausgleiten und ermöglicht das Abgeben von Kraftstoff aus dem Injektor 1. Versetzt man hingegen den Elektromagneten 7 in einen unbestromten Zustand, so lässt die auf das Ankerelement 12 wirkende Magnetkraft nach, sodass das Federelement das Ankerelement 12 auf die Austrittsöffnung des Ventils 8 drückt und den Steuerraum bzw. den Durchgang 9 abdichtet. Dadurch steigt der auf die Injektornadel 6 wirkende Druck, wodurch diese wieder in ihre Schließposition gedrückt wird. Es kommt demnach nicht mehr zu einem Ausströmen von Kraftstoff aus der Austrittsöffnung des Injektors 1.
  • Da die an das Gehäusegrundteil 2 angepressten Gehäuseabschnitte 3, 4, 5 allesamt zumindest drehsymmetrisch, einige von ihnen sogar rotationssymmetrisch zu einer gemeinsamen Längsachse ausgeführt sind, können die mittels der Düsenspannmutter 16 eingeleiteten Axialkräfte besonders schonend und gleichverteilt durch die miteinander verpressten Gehäuseabschnitte 2, 3, 4, 5 geleitet werden. Das gleichmäßige Einleiten der zur Längsachse X parallel wirkenden Axialkraft verhindert eine Ungleichbelastung, welche Verformungen in den Bestandteilen fördert.
  • Insbesondere die symmetrische Anordnung der Dichtabschnitte in den Kontaktseiten aneinander angrenzender Bauteile sorgt für das gleichmäßige Verteilen der eingeleiteten Axialkraft und verhindert das Auftreten unerwünschter Verformungen. In der zum Ankerführungsabschnitt 3 gewandten Stirnseite des Gehäusegrundteil 2 sind mehrere Austrittsöffnungen angeordnet, von jeweiligen von einem Druckspeicher 19 abgehenden Kraftstoffleitungen 20 stammen. Diese Austrittsöffnungen sind trotz des nicht zur Längsachse X mittig angeordneten Druckspeichers 19 drehsymmetrisch zur Längsachse X angeordnet, so dass die jeweiligen die Kraftstoffleitungen 20 abdichtenden Dichtflächen des Ankerführungsabschnitts 3 symmetrisch zur Längsachse X angeordnet sind. Ferner kann vorgesehen sein, dass nicht nur die Anordnungsposition der Dichtflächen des Ankerabschnitts 3 drehsymmetrisch zur Längsachse angeordnet sind, sondern auch der ganze Ankerabschnitt zur Längsachse drehsymmetrisch ist. Dies verbessert die Stabilität des Ankerabschnitts 3 zusätzlich und erlaubt das Anlegen noch höherer Axialkräfte und somit das Erzeugen einer noch dichteren Verbindung in dem Kontaktabschnitt zu dem Gehäusegrundteil 2. Somit können trotz eines kompakten Abmaß des Injektors 1 Kraftstoffdrücke von bis zu 3000 bar verarbeitet werden.
  • Ähnliches gilt für den Kontaktbereich zwischen Ankerführungsabschnitt 3 und Steuerventilabschnitt 4. Hier ist der Dichtbereich ein mittig zur Längsachse angeordneter Ringabschnitt, wobei in dessen Mitte unter Hochdruck stehender Kraftstoff über eine Zulaufdrossel in den Steuerraum und an der Sitzplatte 10 vorbei in Richtung Düsenauslass geführt wird. Damit es nicht zu einem seitlichen Auslaufen von Kraftstoff kommt, ist eine dichtende Kontaktpressung der beiden Bauteile erforderlich. Indem nun sowohl der Ankerführungsabschnitt 4 wie auch der Steuerventilabschnitt 4 beide auf einer gemeinsamen Längsachse liegen und der zwischen ihnen erzeugte Dichtabschnitt rotationssymmetrisch zur gemeinsamen Längsachse X ist, erfolgt erneut eine vorteilhafte gleichmäßige Krafteinleitung in die beiden Bauteile. Der Steuerventilabschnitt 4 ist dazu ausgelegt in einer mittigen Ausnehmung die Sitzplatte 10, das Steuerventil 8, Teile der bewegbaren Düsennadel 6 sowie ein gegen die Düsennadel 6 wirkendes Federelement aufzunehmen. In dieser mittigen Ausnehmung strömt auch Kraftstoff in Richtung Düsenauslass.
  • Die Dichtfläche zwischen dem Steuerventilabschnitt 4 und dem Düsennadelabschnitt 5 ist ebenfalls kreisförmig um die Längsachse als Mitte ausgebildet. Somit kann die über die Düsenspannmutter 18 über ihren nach innen ragenden Anschlagflansch 18 eingeführte Axialkraft gleichmäßig in den Steuerventilabschnitt 4 eingeleitet werden. Auch die Düsenspannmutter 16 kann zumindest in dem Anschlagbereich mit ihrem Anschlagflansch 18 drehsymmetrisch oder rotationssymmetrisch zur Längsachse X ausgebildet sein.
  • Durch die zur Längsachse X symmetrisch angeordneten Injektorgehäuseabschnitte 3, 4, 5 sowie die ebenfalls dazu drehsymmetrisch oder rotationssymmetrisch angeordneten Dichtflächen in den Kontaktbereichen zweier aneinander anliegender Gehäuseabschnitte, ergibt sich eine besonders widerstandsfähiger Aufbau des Injektors gegen das Einleiten von zur Längsachse X parallel wirkender Axialkräfte. Injektoren mit einem solchen Aufbau können durch die Düsenspannmutter 16 eingeführte Axialkräfte von bis zu 60kN auch bei der dargestellten kompakten Bauform, bei der das Magnetventil in der unteren Längshälfte des Injektors angeordnet ist, ohne Verformung aushalten.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102017116383 [0007]

Claims (14)

  1. Kraftstoffinjektor (1), umfassend: ein Injektorgehäuse (2, 3, 4, 5) zum Aufnehmen von Injektorbestandteilen, eine Düsennadel (6), die in ihrer Längsachse (X) bewegbar in dem Injektorgehäuse (2, 3, 4, 5) angeordnet ist und dazu ausgelegt ist, eine Einspritzöffnung wahlweise zu verschließen oder freizugeben, und ein Magnetventil (7), das dazu ausgelegt ist, die Düsennadel (6) in einen verschließenden oder freigebenden Zustand zu überführen, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil (7) und die Düsennadel (6) jeweils mittig auf einer gemeinsamen Längsachse (X) angeordnet sind.
  2. Injektor (1) nach Anspruch 1, ferner mit einem Steuerventil (8), das einen mit der Düsennadel (6) in Verbindung stehenden Steuerraum besitzt, wobei der Steuerraum eine Zulaufdrossel zum Zulaufen von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff und eine mittels des Magnetventils (7) verschließbare Ablaufdrossel (9) zum Ablaufen von Kraftstoff hin zu einem Niederdruckbereich aufweist, wobei vorzugsweise das Steuerventil (8) ebenfalls mittig auf der gemeinsamen Längsachse (X) angeordnet ist.
  3. Injektor (1) nach Anspruch 2, wobei die verschließbare Ablaufdrossel (9) durch eine Sitzplatte (10) gebildet ist, die einen im Wesentlichen plattenartigen Grundkörper aufweist und die Ablaufdrossel (9) ein die beiden flächigen Seiten des Grundkörpers verbindender durch die Sitzplatte (10) verlaufender Durchgang ist, wobei vorzugsweise die Sitzplatte (10) und/oder der die Ablaufdrossel (9) bildende Durchgang ebenfalls mittig auf der gemeinsamen Längsachse (X) angeordnet ist/sind.
  4. Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Magnetventil (7) einen magnetisierbaren Körper (11) und ein in Längsrichtung des Injektors (1) bewegbares Ankerelement (12) aufweist, das je nach Magnetisierungszustand des magnetisierbaren Körpers (11) von dem Körper (11) weggedrängt oder von diesem angezogen ist, wobei vorzugsweise das Ankerelement (12) ebenfalls mittig auf der gemeinsamen Längsachse (X) angeordnet ist.
  5. Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Sitzteil (13), das zwischen einem Ankerelement (12) des Magnetventils (7) und einer eine Ablaufdrossel (9) aufweisenden Sitzplatte (10) angeordnet ist, wobei das Sitzteil (13) dazu ausgelegt ist, bei einer entsprechenden Bewegung des Ankerelements (12) die in der Sitzplatte (10) angeordnete Ablaufdrossel (9) dichtend zu verschließen, wobei vorzugsweise das Sitzteil (13) ebenfalls mittig auf der gemeinsamen Längsachse (X) angeordnet ist.
  6. Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Injektorgehäuse (2, 3, 4, 5) mehrere dichtend miteinander verbindbare Bestandteile (2, 3, 4, 5) umfasst, wobei vorzugsweise deren jeweilige Dichtflächen drehsymmetrisch oder rationssymmetrisch zu der gemeinsamen Längsachse (X) sind.
  7. Injektor (1) nach Anspruch 6, wobei das Injektorgehäuse (2, 3, 4, 5) einen Gehäusegrundabschnitt (2) mit einem Anschluss (14) zum Zuführen von Kraftstoff und einen sich an den Gehäusegrundabschnitt (2) anschließenden Ankerführungsabschnitt (3) zum Führen eines Ankerelements (12) aufweist, die sich an ihren jeweiligen Dichtflächen dichtend kontaktieren, wobei vorzugsweise der Ankerführungsabschnitt (3) mittig auf der gemeinsamen Längsachse (X) angeordnet und zu dieser drehsymmetrisch ist.
  8. Injektor (1) nach dem vorhergehenden Anspruch 7, wobei der Ankerführungsabschnitt (3) mindestens eine Kraftstoffleitung (15) aufweist, die dazu ausgelegt ist, einen Kraftstoff in Längsrichtung des Ankerführungsabschnitt (3) durchzuleiten, wobei vorzugsweise die mindestens eine Kraftstoffleitung (15) radial zu einer Ausnehmung in dem Ankerführungsabschnitt (3) zum Einbringen eines Ankerelements (12) beabstandet ist.
  9. Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, wobei das Injektorgehäuse (2, 3, 4, 5) einen Ankerführungsabschnitt (3) zum Führen eines Ankerelements (12) und einen sich an den Ankerführungsabschnitt (3) anschließenden Steuerventilabschnitt (4) zum Aufnehmen eines Steuerventils (8) aufweist, die sich an ihren jeweiligen Dichtflächen dichtend kontaktieren, wobei vorzugsweise der Steuerventilabschnitt (4) mittig auf der gemeinsamen Längsachse (X) angeordnet und zu dieser drehsymmetrisch oder rotationssymmetrisch ist.
  10. Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 9, wobei das Injektorgehäuse (2, 3, 4, 5) einen Steuerventilabschnitt (4) zum Aufnehmen eines Steuerventils (8) und einen sich an den Steuerventilabschnitt (4) anschließenden Düsennadelabschnitt (5) zum Aufnehmen einer Düsennadel (6) aufweist, die sich an ihren jeweiligen Dichtflächen dichtend kontaktieren, wobei vorzugsweise der Düsennadelabschnitt (5) mittig auf der gemeinsamen Längsachse (X) angeordnet und zu dieser drehsymmetrisch oder rotationssymmetrisch ist.
  11. Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 10, ferner mit einer Düsenspannmutter (16), die dazu ausgelegt ist, die mehreren dichtend miteinander verbindbaren Bestandteile (2, 3, 4, 5) zu verpressen, um eine dichtend Kontaktpressung in den Dichtflächen der verbindbaren Bestandteile (2, 3, 4, 5) zu erzeugen, vorzugsweise indem die Düsenspannmutter (16) eine Gewindeverbindung (17) mit einem proximalen Bestandteil (2) der mehreren verbindbaren Bestandteile (2, 3, 4, 5) eingeht und das distale Bestandteil (5) sowie etwaige dazwischen angeordnete verbindbare Bestandteile (3, 4) mittels einer Anschlagfläche (18) hin zu dem proximalen Bestandteil (2) drängt, um so eine Kontaktpressung in den Dichtflächen zu erzeugen.
  12. Injektor (1) nach Anspruch 11, wobei die Düsenspannmutter (16) das Magnetventil (7), einen Ankerführungsabschnitt (3) zum Führen eines Ankerelements (12) und/oder einen Steuerventilabschnitt (4) zum Aufnehmen eines Steuerventils (8) umfangsseitig vollständig umschließt.
  13. Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Magnetventil (7) in der unteren, zur Düsennadel (6) gewandten Längshälfte des Injektorgehäuses (2, 3, 4, 5) angeordnet ist.
  14. Motor mit einem Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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