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WO2008098806A1 - Injektor zum einspritzen von kraftstoff in brennräume von brennkraftmaschinen - Google Patents

Injektor zum einspritzen von kraftstoff in brennräume von brennkraftmaschinen Download PDF

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WO2008098806A1
WO2008098806A1 PCT/EP2008/050252 EP2008050252W WO2008098806A1 WO 2008098806 A1 WO2008098806 A1 WO 2008098806A1 EP 2008050252 W EP2008050252 W EP 2008050252W WO 2008098806 A1 WO2008098806 A1 WO 2008098806A1
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WO
WIPO (PCT)
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injector
component
guide pin
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2008/050252
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nadja Eisenmenger
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch 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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of WO2008098806A1 publication Critical patent/WO2008098806A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F02M63/0078—Valve member details, e.g. special shape, hollow or fuel passages in the valve member
    • F02M63/008—Hollow valve members, e.g. members internally guided
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/28—Details of throttles in fuel-injection apparatus

Definitions

  • Injector for injecting fuel into combustion chambers of internal combustion engines
  • the invention relates to an injector for injecting fuel into combustion chambers of internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
  • EP 1 612 403 A1 describes a common-rail injector with a control valve which is pressure-balanced in the axial direction for blocking and opening a fuel discharge path from a control chamber.
  • the valve sleeve having a control valve By means of the valve sleeve having a control valve, the fuel pressure can be influenced within the supplied via an inlet throttle fuel control chamber.
  • valve element Due to the variation of the fuel pressure within the control chamber, a valve element whose upper end face the control chamber is limited downwardly limited between an upper open position and a lower closed position, wherein the valve element in its open position releases the fuel flow into the combustion chamber of an internal combustion engine ,
  • the valve sleeve encloses radially outside a guide pin which widens in a lower radial portion, wherein the valve seat of the axially adjustable valve sleeve of the control valve is arranged on the widened radial portion of the guide pin.
  • the radial section of the guide pin is supported in the axial direction upwards on a sleeve-shaped injector component, which is screwed into the injector body.
  • the husk mige Injektorbauteil of an axial section of the guide pin and the valve sleeve enclosing it passes in the axial direction.
  • the widened radial section of the guide pin rests on a plate component, ie is clamped in a sandwich between the sleeve-shaped injector component and the plate component.
  • the fuel drain path is formed by an axial bore, which crosses a radial bore in its upper region, so that the fuel impinges in the radial direction on the valve sleeve.
  • a disadvantage of the known injector is the low pressure resistance of the guide pin due to the intersecting holes of the fuel drainage path. Furthermore, the complex production of the guide pin is disadvantageous because a lot of material must be machined in order to realize the narrow axial section of the guide pin on the wide radial section.
  • the invention is therefore based on the object to propose a new Injektorkir in which the coming to use the guide pin may have a radial section with a smaller diameter to have to chop less material in the production of the guide pin.
  • the invention is based on the idea not to arrange the valve seat of the valve sleeve as in the prior art on the guide pin, but to assign the valve seat an injector component, which is penetrated by an axial portion of the guide pin. Since the opening for receiving the axial section of the guide pin necessary for this purpose in the injector component only has to have a diameter which is slightly larger than the diameter of the axial section of the guide pin, the radial section of the guide pin adjoining the axial section can be substantially narrower in the radial direction as in known injectors, in order to exert its support function on the injector component or an adjacent injector component through which the axial portion of the guide pin is also passed.
  • the injector component through which the axial section of the guide bolt is guided, can be, for example, a plate-shaped component which is supported in the axial direction on the injector body or on a component fixed to the injector body (eg screwed in) or between two components, in particular high pressure tight, is tight.
  • the injector component prefferably be formed by the injector body, that is to say the injector housing, which continues inward in the radial direction and thus forms a, in particular centric, passage opening for the passage of the axial section of the guide bolt.
  • the radial section of the guide pin is thus not clamped on both sides between two components of the injector, which facilitates assembly.
  • the axial extent of the radial portion of the guide pin can be made with a large tolerance.
  • the guide pin in particular exclusively, is pressurized in the direction of the injector component penetrated by the fuel flowing out of the control chamber in the direction of the low-pressure region.
  • This fuel which is essentially under rail pressure provides for a system of the radial section with its support surface on the Injektorbauteil or adjacent to him component.
  • the guide pin in addition to the Fuel pressure in the direction of the injector component is spring-loaded.
  • a spring which acts on the valve sleeve in the direction of its valve seat and which is supported in the axial direction on the guide pin or a disc held on the guide pin is spring-loaded.
  • Particularly preferred is an embodiment in which the fuel drain path from the control chamber in the direction of the low pressure region of the injector is not passed through the guide bolt, but on this. As a result, crossing holes are avoided in the guide pin, which significantly increases the high pressure resistance of the guide pin and thus the life of the entire injector.
  • section of the guide pin has a very narrow guide, that is very close to the axial portion of the guide pin, the opening in the injector depending on the production cost either the same diameter as the valve sleeve or be slightly larger.
  • a slightly larger training also facilitates the flow of fuel past the guide pin in the direction of the low pressure area.
  • the guide pin in the region of the opening of the injector component, which is penetrated by the guide pin have a polygonal cross-section or be provided with lateral flats. If the lead-through opening in the injector component should have a slightly larger diameter than the guide diameter of the valve sleeve, a small pressure step is produced on the valve sleeve, so that the valve sleeve is not completely pressure-balanced. However, this minimum pressure level facilitates the opening of the valve sleeve, ie the lifting of the valve sleeve from its valve seat provided on the injector component.
  • An advantage is a construction in which the radial portion of the guide pin does not protrude directly into the control chamber, but in which the radial portion is received in an intermediate chamber which is connected via a drain passage with outlet throttle to the control chamber, so that of the control chamber at opened Steuerven- til flowing fuel into the intermediate chamber and from there, preferably laterally past the guide pin in the low pressure region of the injector can flow.
  • the throttle can be realized, for example, as a ring throttle between the guide pin and the penetrated by him injector component.
  • the intermediate chamber is supplied in a development of the invention by a Mountainrossel with high-pressure fuel.
  • the injector is an injector operated by an electromagnetic actuator with an axially adjustable armature, which is operatively connected to the valve sleeve of the control valve, preferably integrally formed therewith.
  • FIG. 1 is a schematic, partial sectional view of an injector with a substantially pressure-balanced control valve
  • 2 shows an alternative arrangement of a guide pin of an injector
  • 3 shows a valve seat designed as a conical seat of the control valve
  • FIG. 4 shows a valve seat of the control valve designed as a flat seat with seat angle difference ground into the injector component
  • Fig. 5 designed as a flat seat valve seat of
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of an injector in which an intermediate chamber receiving a radial section of the guide pin is connected via a filling throttle to a pressure chamber of the injector.
  • FIG. 1 an injector 1 for injecting fuel into combustion chambers of internal combustion engines of a motor vehicle is shown.
  • a high-pressure conveyor 2 conveys fuel from a fuel reservoir 3 into a high-pressure fuel accumulator 4 (rail). In this fuel, especially diesel or gasoline, under high pressure, of about 2000 bar in this embodiment, stored.
  • the injector 1 is connected to the fuel high-pressure accumulator 4 in addition to other injectors, not shown, via a supply line 5.
  • the supply line 5 opens into a pressure chamber 6 of the injector 1.
  • a return line 7 a low-pressure region 8 of the inlet 1 connected to the fuel device container 3.
  • a control amount of fuel to be explained later can flow from the injector 1 to the fuel reservoir 3.
  • valve element 9 Within the pressure chamber 6 is a down to the lower level in the drawing level of the injectorurbantzendes valve element 9 is arranged, which may be formed in one or more parts.
  • the valve element 9 is guided lssensverschiebiezing and has at a tip 10 a shooting surface 11, with which the valve element 9 can be brought into tight contact with a formed within a nozzle body 12 valve member seat 13.
  • valve element 9 When the valve element 9 rests against the valve element seat 13, that is to say is in a closed position, the fuel outlet from a nozzle hole arrangement 14 is blocked. If, on the other hand, it is raised by the valve element seat 13, fuel can flow out of the pressure chamber 6, if appropriate via further spaces arranged inside an injector body 15 for reasons of clarity, past the valve element seat 13 to the nozzle hole arrangement 14 and stand there substantially under the high pressure (rail pressure) be injected into a combustion chamber.
  • a control chamber 18 is delimited by an upper end face 16 of the valve element 9 and a sleeve-shaped insert part 17 in its lower section, which is supplied with high-pressure fuel from the pressure chamber 6 via an inlet throttle 19 running radially in the insert part 17.
  • the control chamber 18 is connected via an axially extending in the insert part 20 channel 20 with outlet throttle 21 with one of an upper portion of the insert part 17 and an axially adjacent plate member 22 (injector component) limited intermediate chamber 23 is connected. From this, fuel can flow into the low-pressure region 8 of the injector and thus via the return line 7 to the fuel reservoir 3 when a control valve 25 actuated by an electromagnetic actuator 24 is opened.
  • the flow cross-sections of the inlet throttle 19 and the outlet throttle 21 are matched to one another such that when the control valve 25 is open, a net outflow of fuel (control quantity) flows from the control chamber 18 via the intermediate chamber 23 into the low-pressure region 8 of the injector 1.
  • the control valve 25 is designed as a substantially pressure-balanced in the axial direction valve with a valve sleeve 26.
  • the valve sleeve 26 is integrally connected in its upper region with an anchor plate 27 of the electromagnetic Akuators 24. If electromagnets 28 of the electromagnetic actuator 24 are energized, the valve sleeve 26 lifts off from its valve seat 29 formed on the plate component 22 and, as already mentioned, releases the fuel flow in the direction of the low-pressure region 8.
  • the pressure balance of the control valve 25 is based on the fact that the surfaces of the valve sleeve 26 subjected to low pressure in the opening direction are at least approximately the same size as the areas of the valve sleeve which are acted upon in the closing direction with low pressure. A high-pressure admission (quasi) does not take place.
  • the valve sleeve 26 encloses an axial section 30 of a guide pin 31, the valve sleeve 26 being displaceable in the axial direction relative to the guide pin 31.
  • the axial portion 30 of the guide pin 31 is from below is guided through an opening 32 in the plate member 22, which is supported axially upwards on a sleeve 33 which is screwed into an internal thread 34 of the injector body 15.
  • the axial section 30 continues in the plane of the drawing down to the intermediate chamber 23 and widened there to form a radial section 35.
  • the guide pin 31 bears against the underside of the plate component 22 with a support surface 36 formed on the radial section 35. In this investment position, the guide pin 31 is pressed by the located in the intermediate chamber 23 fuel.
  • the support surface 36 is provided on a circumferential collar of the guide pin 31 formed by the radial section 35.
  • the support surface 36 opposite the free end face 37 of the radial portion 35 is spaced in the axial direction of a bottom 38 of the intermediate chamber 23rd
  • the diameter Dl of the radial section 35 is greater than the diameter D2 of the opening 32.
  • the opening diameter D2 corresponds at least approximately to the guide diameter D3 of the axial section 30 of the guide pin 31 radially inside the valve sleeve 26.
  • the guide diameter D3 is slightly smaller than that Diameter D2 of the opening 32 in the plate member 22 is formed on the valve sleeve 26, not shown, annular diameter stage, so that a (small) opening force acts on the valve sleeve.
  • the fuel flowing in through the outlet valve 21 when the valve sleeve 29 is lifted from the valve seat 29 initially flows radially past the end face 37 of the radial section 35 of the guide pin 31 and then upwardly in the axial direction along the jacket surface 39 of the radial projection. Section 35. Between the lateral surface 39 of the radial portion 35 and the lateral peripheral wall 40 of the intermediate chamber 23, a corresponding gap is formed. Since the support surface 36 is interrupted in the circumferential direction, the fuel in the radial direction inwardly to the lateral surface 41 of the axial section and from there in the axial direction of flats 42 over, between the lateral surface 41 and the peripheral wall 43 of the opening 32 through to the Valve seat 29 flow.
  • the upper level in the plane of the free end 44 of the axial portion 30 of the guide pin 31 projects freely into a spring chamber 45 in which a compression spring 46 is received, which is supported in the axial direction on a component 47 of the injector 1 and the valve sleeve 26 with anchor plate 27th Federkraftbeetzschlagt in the axial direction of the valve seat 29.
  • Fig. 2 an alternative arrangement of the compression spring 46 is shown. This is supported on a disc 48, which in turn at one in a circumferential groove of the guide pin
  • Fig. 3 shows a possible embodiment of the valve seat 29 of the valve sleeve 25 is shown in an enlarged view.
  • the diameter D2 of the opening 32 corresponds to the guide diameter D3 of the axial portion 30 of the guide pin 31 (fully pressure-balanced).
  • the valve sleeve 25 tapers conically in a lower section and bears against the plate component 22 on a valve seat 29, which has a substantially congruent shape. From Fig. 3 is clearly shown a portion of the fuel drain path from the control chamber, not shown, in the direction of the low pressure region 8 of the injector. From the intermediate chamber 23, the fuel flows laterally past the guide pin 31 in the direction of the valve seat 29.
  • valve seat 29 is formed here as a flat seat with formed in the plate member 22 seat angle difference.
  • Fig. 5 shows a valve seat 29 which is formed as a flat seat without seat angle difference and thus already in the new state corresponds to a seat that has adapted over the life of the flat shape of the valve sleeve 25.
  • a circumferentially closed sealing lip 51 is evident, with which the valve sleeve rests against the plate member 22.
  • the embodiment according to FIG. 6 essentially corresponds to the exemplary embodiment according to FIG. 1, so that only the differences will be discussed below in order to avoid repetition.
  • the intermediate chamber 23 is connected to the pressure chamber 6 via a filling throttle 52, so that when the valve seat 29 abutting valve sleeve 25, the intermediate chamber 23 can be refilled faster.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Injektor (1) zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen, ins- besondere Common-Rail-Injektor, mit einem mit einer Steuerkammer (18) mit varrierbarem Steuerdruck wirkverbundenen Ventilelement (9), das zwischen einer den Kraftstofffluss in einen Brennraum freigebenden Öffnungsstellung und einer Schliessstellung verstellbar ist, wobei zur Variation des Steuerdrucks in der Steuerkammer (18) ein Steuerventil (25) mit einer Ventilhülse (26) vorgesehen ist, die von einem Aktuator (24) zwischen einer Schliessstellung, in der die Ventilhülse (26) an einem Ventilsitz (29) anliegt und einer Öffnungsstellung verstellbar ist, wobei die Ventilhülse (26) einen Führungsbolzen (31) umschliesst, der axial durch eine Öffnung (32) eines Injektorbauteils geführt ist und der an einem die Öffnung (32) in radialer Richtung überragenden Radialabschnitt eine dem Injektorbauteil (22) zugewandte Abstützfläche (36) aufweist, mit der er sich an dem Injektorbauteil oder einem zu dem Injektorbauteil benachbarten Bauteil in axialer Richtung abstützt. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass der Ventilsitz (29) dem Injektorbauteil zugeordnet ist.

Description

Beschreibung
Titel
Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die EP 1 612 403 Al beschreibt einen Common-Rail-Injektor mit einem in axialer Richtung druckausgeglichenen Steuer- ventil zum Sperren und Öffnen eines Kraftstoff-Ablaufweges aus einer Steuerkammer. Mittels des eine Ventilhülse aufweisenden Steuerventils kann der Kraftstoffdruck innerhalb der über eine Zulaufdrossel mit Kraftstoff versorgten Steuerkammer beeinflusst werden. Durch die Variation des Kraft- Stoffdruckes innerhalb der Steuerkammer wird ein Ventilelement, dessen obere Stirnseite die Steuerkammer nach unten hin begrenzt zwischen einer oberen Öffnungsstellung und einer unteren Schließstellung verstellt werden, wobei das Ventilelement in seiner Öffnungsstellung den Kraftstoff- fluss in den Brennraum einer Brennkraftmaschine freigibt. Die Ventilhülse umschließt radial außen einen Führungsbolzen, der sich in einem unteren Radialabschnitt verbreitert, wobei an dem verbreiterten Radialabschnitt des Führungsbolzens der Ventilsitz der axial verstellbaren Ventilhülse des Steuerventils angeordnet ist. Der Radialabschnitt des Führungsbolzens stützt sich in axialer Richtung nach oben an einem hülsenförmigen Injektorbauteil ab, welches in den Injektorkörper eingeschraubt ist. Dabei wird das hülsenför- mige Injektorbauteil von einem Axialabschnitt des Führungsbolzens und der ihn umschließenden Ventilhülse in axialer Richtung durchsetzt. Mit seiner Unterseite liegt der verbreiterte Radialabschnitt des Führungsbolzens auf einem Plattenbauteil auf, ist also sandwichartig zwischen dem hülsenförmigen Injektorbauteil und dem Plattenbauteil verspannt. Durch das Plattenbauteil sowie durch den Führungsbolzen hindurch ist der Kraftstoff-Ablaufweg aus der Steuerkammer in Richtung des Niederdruckbereichs des Injektors geführt. Der Kraftstoff-Ablaufweg wird von einer Axialbohrung gebildet, die in ihrem oberen Bereich eine Radialbohrung kreuzt, so dass der Kraftstoff in radialer Richtung auf die Ventilhülse trifft. Nachteilig bei dem bekannten Injektor ist die geringe Hochdruckfestigkeit des Führungsbolzens aufgrund der sich kreuzenden Bohrungen des Kraftstoff-Ablaufweges . Ferner ist die aufwendige Fertigung des Führungsbolzens von Nachteil, da viel Material zerspant werden muss, um den schmalen Axialabschnitt des Führungsbolzens an dem breiten Radialabschnitt realisieren zu können.
Offenbarung der Erfindung Technische Aufgabe
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neues Injektorkonzept vorzuschlagen, bei dem der zur Anwendung kommende Führungsbolzen einen Radialabschnitt mit einem geringeren Durchmesser aufweisen kann, um bei der Fertigung des Führungsbolzens weniger Material zerspanen zu müssen. Technische Lösung
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren angegebenen Merkmale.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Ventilsitz der Ventilhülse nicht wie im Stand der Technik am Führungsbolzen anzuordnen, sondern den Ventilsitz einem Injektorbauteil zuzuordnen, das von einem Axialabschnitt des Führungsbolzens durchsetzt ist. Da die hierzu in dem Injektor- bauteil notwendige Öffnung zur Aufnahme des Axialabschnitts des Führungsbolzens lediglich einen Durchmesser aufweisen muss, der geringfügig größer ist als der Durchmesser des Axialabschnitts des Führungsbolzens, kann der an dem Axialabschnitt anschließende Radialabschnitt des Führungsbolzens in radialer Richtung wesentlich schmaler ausgebildet werden als bei bekannten Injektoren, um seine Abstützfunktion an dem Injektorbauteil oder einem benachbarten Injektorbauteil, durch das der Axialabschnitt des Führungsbolzens ebenfalls hindurchgeführt ist, auszuüben. Aufgrund der ge- ringen Radialerstreckung des Radialabschnitts des Führungsbolzens ist die Fertigung des Führungsbolzens wesentlich erleichtert. Insbesondere muss wesentlich weniger Material zerspant werden, wodurch die Fertigungszeit sowie die Materialkosten minimiert werden. Ferner ist der erfindungsgemäße Injektor einfach zu montieren, da der Axialabschnitt des Führungsbolzens bei der Montage lediglich von unten durch die Öffnung des Injektorbauteils geschoben werden muss. Bei dem Injektorbauteil, durch das der Axialabschnitt des Führungsbolzens geführt ist, kann es sich beispielsweise um ein plattenförmiges Bauteil handeln, das sich in axialer Richtung am Injektorkörper oder an einem am Injektorkörper festgelegten (z.B. eingeschraubten) Bauteil abstützt bzw. das zwischen zwei Bauteilen, insbesondere hochdruckdicht, verspannt ist.
Alternativ ist es denkbar, dass das Injektorbauteil von dem Injektorkörper, also dem Injektorgehäuse, gebildet ist, welches sich in radialer Richtung nach innen fortsetzt und so eine, insbesondere zentrische, Durchgangsöffnung zur Durchführung des Axialabschnitts des Führungsbolzens bildet.
Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die freie Stirnseite des Radialabschnitts des Führungsbolzens nicht an einem Bauteil des Injektors anliegt, sondern bei der zwischen der freien Stirnseite des Radialabschnitts des Injektors und dem in axialer Richtung benachbarten Injektorbauteil ein Spalt bzw. Raum gebildet ist, der mit Kraftstoff gefüllt ist. Der Radialabschnitt des Führungsbolzens ist somit nicht beidseitig zwischen zwei Bauteilen des In- jektors eingespannt, was die Montage erleichtert. Auch kann die Axialerstreckung des Radialabschnitts des Führungsbolzens mit einer großen Toleranz gefertigt werden.
Mit Vorteil wird der Führungsbolzen, insbesondere aus- schließlich, in Richtung des von ihm durchsetzten Injektorbauteils von aus der Steuerkammer in Richtung des Niederdruckbereichs strömenden Kraftstoffs druckbeaufschlagt. Dieser im Wesentlichen unter Rail-Druck stehende Kraftstoff sorgt für eine Anlage des Radialabschnitts mit seiner Abstützfläche an dem Injektorbauteil oder dem zu ihm benachbarten Bauteil. Von Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der die dem Radialabschnitt des Führungsbolzens gegenüber- liegende Stirnseite des Axialabschnitts nicht an einem Bauteil des Injektors anliegt, sondern frei in einen Niederdruckbereich des Injektors hinein ragt.
Um sicherzustellen, dass der Führungsbolzen mit seinem Ra- dialabschnitt auch bei abgeschaltetem Motor oder bei niedrigeren Motordrehzahlen (geringerer Rail-Druck) an dem Injektorbauteil bzw. dem zu ihm benachbarten Bauteil anliegt, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Führungsbolzen zusätzlich zu der Kraftstoffdruckbeaufschla- gung in Richtung des Injektorbauteils federkraftbelastet ist. Bevorzugt wird hierzu eine die Ventilhülse in Richtung ihres Ventilsitzes federkraftbeaufschlagende Feder verwendet, die sich in axialer Richtung an dem Führungsbolzen bzw. einer an dem Führungsbolzen gehaltenen Scheibe ab- stützt.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der der Kraftstoff-Ablaufweg aus der Steuerkammer in Richtung des Niederdruckbereichs des Injektors nicht durch den Führungs- bolzen hindurch, sondern an diesem vorbeigeführt ist. Hierdurch werden sich kreuzende Bohrungen im Führungsbolzen vermieden, wodurch sich die Hochdruckfestigkeit des Führungsbolzens und damit die Lebensdauer des gesamten Injektors wesentlich erhöht.
Dadurch, dass der Führungsbolzen bei der Montage von unten durch das ihn abschnittsweise umschließende Injektorbauteil geschoben werden muss und die Ventilhülse mit dem Axialab- schnitt des Führungsbolzens eine sehr enge Führung aufweist, also äußerst dicht an dem Axialabschnitt des Führungsbolzens anliegt, muss die Öffnung in dem Injektorbauteil je nach Fertigungsaufwand entweder den gleichen Durch- messer aufweisen wie die Ventilhülse oder geringfügig größer sein. Eine geringfügig größere Ausbildung erleichtert zudem den Kraftstofffluss an dem Führungsbolzen vorbei in Richtung des Niederdruckbereichs. Um einen ausreichenden Durchflussquerschnitt für aus der Steuerkammer in Richtung des Niederdruckbereichs strömenden Kraftstoffes zu schaffen, kann der Führungsbolzen im Bereich der Öffnung des Injektorbauteils, welches von dem Führungsbolzen durchsetzt ist, einen polygonförmigen Querschnitt aufweisen bzw. mit seitlichen Abflachungen versehen sein. Falls die Durchfüh- rungsöffnung in dem Injektorbauteil einen geringfügig größeren Durchmesser aufweisen sollte als der Führungsdurchmesser der Ventilhülse, entsteht eine kleine Druckstufe an der Ventilhülse, so dass die Ventilhülse nicht vollkommenen druckausgeglichen ist. Diese minimale Druckstufe erleich- tert jedoch das Öffnen der Ventilhülse, also das Abheben der Ventilhülse von ihrem an dem Injektorbauteil vorgesehenen Ventilsitz.
Von Vorteil ist eine Konstruktion, bei der der Radialab- schnitt des Führungsbolzens nicht unmittelbar in die Steuerkammer hineinragt, sondern bei der der Radialabschnitt in einer Zwischenkammer aufgenommen ist, die über einen Ablaufkanal mit Ablaufdrossel mit der Steuerkammer verbunden ist, so dass von der Steuerkammer bei geöffnetem Steuerven- til abfließender Kraftstoff in die Zwischenkammer und von dort aus, bevorzugt seitlich an dem Führungsbolzen vorbei in den Niederdruckbereich des Injektors strömen kann. Wird in dem Ablaufkanal zwischen der Steuerkammer und der Zwi- schenkammer keine Drossel vorgesehen, so kann die Drossel beispielsweise als Ringdrossel zwischen dem Führungsbolzen und dem von ihm durchsetzten Injektorbauteil realisiert werden .
Um nach dem Schließen des Steuerventils eine schnelle Rück- befüllung der Zwischenkammer und gegebenenfalls der Steuerkammer über den Kraftstoff-Ablaufkanal aus der Zwischenkammer zu ermöglichen, wird in Weiterbildung der Erfindung die Zwischenkammer von einer Fülldrossel mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt.
Mit Vorteil handelt es sich bei dem Injektor um einen mit einem Elektromagnetaktuator betriebenen Injektor mit einem axial verstellbaren Anker, welcher mit der Ventilhülse des Steuerventils wirkverbunden ist, bevorzugt einstückig mit diesem ausgebildet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
Fig. 1: eine schematische, geschnittene Teilansicht eines Injektors mit einem im Wesentlichen druckausgeglichenen Steuerventil,
Fig. 2: eine alternative Anordnung eines Führungsbolzens eines Injektors, Fig. 3: einen als Kegelsitz ausgebildeten Ventilsitz des Steuerventils,
Fig. 4: einen als Flachsitz ausgebildeten Ventilsitz des Steuerventils mit in das Injektorbauteil eingeschliffener Sitzwinkeldifferenz,
Fig. 5: einen als Flachsitz ausgebildeten Ventilsitz des
Steuerventils ohne Sitzwinkeldifferenz und
Fig. 6: ein Ausführungsbeispiel eines Injektors, bei dem eine einen Radialabschnitt des Führungsbolzens aufnehmende Zwischenkammer über eine Fülldrossel mit einem Druckraum des Injektors verbunden ist.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekenn- zeichnet.
In Fig. 1 ist ein Injektor 1 zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Eine Hochdruckfördereinrichtung 2 fördert Kraftstoff aus einem Kraftstoff-Vorratsbehälter 3 in einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher 4 (Rail) . In diesem ist Kraftstoff, insbesondere Diesel oder Benzin, unter hohem Druck, von in diesem Ausführungsbeispiel etwa 2000 bar, gespeichert. An den Kraftstoff-Hochdruckspeicher 4 ist der Injek- tor 1 neben anderen, nicht gezeigten Injektoren über eine Versorgungsleitung 5 angeschlossen. Die Versorgungsleitung 5 mündet in einen Druckraum 6 des Injektors 1. Mittels einer Rückflussleitung 7 ist ein Niederdruckbereich 8 des In- jektors 1 an den Kraftstoff-Vorrichtungsbehälter 3 angeschlossen. Über die Rückflussleitung 7 kann eine später noch zu erläuternde Steuermenge an Kraftstoff von dem Injektor 1 zu dem Kraftstoff-Vorratsbehälter 3 abfließen.
Innerhalb des Druckraums 6 ist ein sich bis zum in der Zeichnungsebene unteren Ende des Injektors fortsetzendes Ventilelement 9 angeordnet, das einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein kann. Das Ventilelement 9 ist längsver- schieblich geführt und weist an einer Spitze 10 eine Schießfläche 11 auf, mit welcher das Ventilelement 9 in dichte Anlage an einen innerhalb eines Düsenkörpers 12 ausgebildeten Ventilelementsitz 13 bringbar ist.
Wenn das Ventilelement 9 am Ventilelementsitz 13 anliegt, das heißt sich in einer Schließstellung befindet, ist der Kraftstoffaustritt aus einer Düsenlochanordnung 14 gesperrt. Ist es dagegen vom Ventilelementsitz 13 angehoben, kann Kraftstoff aus dem Druckraum 6, gegebenenfalls über weitere, aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte, innerhalb eines Injektorkörpers 15 angeordnete Räume an dem Ventilelementsitz 13 vorbei zur Düsenlochanordnung 14 strömen und dort im Wesentlichen unter dem Hochdruck (Raildruck) stehend in einen Brennraum gespritzt werden.
Von einer oberen Stirnseite 16 des Ventilelements 9 und einem in seinem unteren Abschnitt hülsenförmigen Einsatzteil 17 wird eine Steuerkammer 18 begrenzt, die über eine radial in dem Einsatzteil 17 verlaufende Zulaufdrossel 19 mit un- ter Hochdruck stehendem Kraftstoff aus dem Druckraum 6 versorgt wird. Die Steuerkammer 18 ist über einen in dem Einsatzteil 17 axial verlaufenden Kanal 20 mit Ablaufdrossel 21 mit einer von einem oberen Bereich des Einsatzteils 17 und einem axial benachbarten Plattenbauteil 22 (Injektorbauteil) begrenzten Zwischenkammer 23 verbunden. Aus dieser kann Kraftstoff in den Niederdruckbereich 8 des Injektors und damit über die Rückflussleitung 7 zu dem Kraft- stoff-Vorratsbehälter 3 fließen, wenn ein von einem elektromagnetischen Aktuator 24 betätigtes Steuerventil 25 geöffnet ist. Die Durchflussquerschnitte der Zulaufdrossel 19 und der Ablaufdrossel 21 sind derart aufeinander abgestimmt, dass bei geöffnetem Steuerventil 25 ein Nettoab- fluss von Kraftstoff (Steuermenge) aus der Steuerkammer 18 über die Zwischenkammer 23 in den Niederdruckbereich 8 des Injektors 1 strömt.
Das Steuerventil 25 ist als im Wesentlichen in axialer Richtung druckausgeglichenes Ventil mit einer Ventilhülse 26 ausgebildet. Die Ventilhülse 26 ist in ihrem oberen Bereich einstückig mit einer Ankerplatte 27 des elektromagnetischen Akuators 24 verbunden. Werden Elektromagnete 28 des elektromagnetischen Aktuators 24 bestromt, hebt die Ventil- hülse 26 von ihrem an dem Plattenbauteil 22 ausgebildeten Ventilsitz 29 ab und gibt so, wie bereits erwähnt, den Kraftstofffluss in Richtung des Niederdruckbereichs 8 frei. Die Druckausgeglichenheit des Steuerventils 25 beruht darauf, dass die in Öffnungsrichtung mit Niederdruck beauf- schlagten Flächen der Ventilhülse 26 zumindest näherungsweise gleich groß sind wie die in Schließrichtung mit Niederdruck beaufschlagten Flächen der Ventilhülse. Eine Hochdruckbeaufschlagung findet (quasi) nicht statt.
Die Ventilhülse 26 umschließt einen Axialabschnitt 30 eines Führungsbolzens 31, wobei die Ventilhülse 26 in axialer Richtung relativ zu dem Führungsbolzen 31 verschiebbar ist. Der Axialabschnitt 30 des Führungsbolzens 31 ist von unten durch eine Öffnung 32 in dem Plattenbauteil 22 geführt, welches sich axial nach oben an einer Hülse 33 abstützt, die in ein Innengewinde 34 des Injektorkörpers 15 verschraubt ist. Der Axialabschnitt 30 setzt sich in der Zeichnungsebene nach unten bis in die Zwischenkammer 23 fort und verbreitert sich dort zu einem Radialabschnitt 35. Mit einer an dem Radialabschnitt 35 ausgebildeten Abstützfläche 36 liegt der Führungsbolzen 31 an der Unterseite des Plattenbauteils 22 an. In diese Anlageposition wird der Führungsbolzen 31 durch den in der Zwischenkammer 23 befindlichen Kraftstoff gedrückt. Die Abstützfläche 36 ist dabei an einem von dem Radialabschnitt 35 gebildeten Um- fangsbund des Führungsbolzens 31 vorgesehen. Die der Abstützfläche 36 gegenüberliegende freie Stirnseite 37 des Radialabschnitts 35 ist in axialer Richtung beabstandet von einem Boden 38 der Zwischenkammer 23.
Der Durchmesser Dl des Radialabschnittes 35 ist größer als der Durchmesser D2 der Öffnung 32. Der Öffnungsdurchmesser D2 entspricht zumindest näherungsweise dem Führungsdurchmesser D3 des Axialabschnittes 30 des Führungsbolzens 31 radial innerhalb der Ventilhülse 26. Für den Fall, dass der Führungsdurchmesser D3 etwas kleiner ist als der Durchmesser D2 der Öffnung 32 in dem Plattenbauteil 22 entsteht an der Ventilhülse 26 eine nicht dargestellte, ringförmige Durchmesserstufe, so dass eine (geringe) Öffnungskraft auf die Ventilhülse wirkt.
Der durch die Ablaufdrossel 21 bei von dem Ventilsitz 29 abgehobener Ventilhülse 25 einströmende Kraftstoff strömt zunächst radial an der Stirnseite 37 des Radialabschnitts 35 des Führungsbolzens 31 vorbei und dann in axialer Richtung nach oben entlang der Mantelfläche 39 des Radialab- Schnittes 35. Zwischen der Mantelfläche 39 des Radialabschnitts 35 und der seitlichen Umfangswand 40 der Zwischenkammer 23 ist ein entsprechender Spalt gebildet. Da die Abstützfläche 36 in Umfangsrichtung unterbrochen ist, kann der Kraftstoff in radialer Richtung nach innen bis zur Mantelfläche 41 des Axialabschnitts und von dort aus in axialer Richtung an Abflachungen 42 vorbei, zwischen der Mantelfläche 41 und der Umfangswand 43 der Öffnung 32 hindurch bis zu dem Ventilsitz 29 strömen.
Das in der Zeichnungsebene obere freie Ende 44 des Axialabschnitts 30 des Führungsbolzens 31 ragt frei in einen Federraum 45 hinein, in dem eine Druckfeder 46 aufgenommen ist, die sich in axialer Richtung an einem Bauteil 47 des Injektors 1 abstützt und die Ventilhülse 26 mit Ankerplatte 27 in axialer Richtung auf den Ventilsitz 29 federkraftbeaufschlagt .
In Fig. 2 ist eine alternative Anordnung der Druckfeder 46 gezeigt. Diese stützt sich an einer Scheibe 48 ab, die sich wiederum an einem in einer Umfangsnut des Führungsbolzens
31 aufgenommenen Sicherungsring 49 abstützt. Hierdurch wird erreicht, dass der Radialabschnitt 35 des Führungsbolzens
31 zusätzlich zur Kraftstoffdruckbeaufschlagung gegen die Unterseite des Plattenbauteils 22 federkraftbeaufschlagt wird.
In Fig. 3 ist eine mögliche Ausgestaltung des Ventilsitzes 29 der Ventilhülse 25 in einer vergrößerten Darstellung ge- zeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht der Durchmesser D2 der Öffnung 32 dem Führungsdurchmesser D3 des Axialabschnitts 30 des Führungsbolzens 31 (vollkommen druckausgeglichen) . Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel verjüngt sich die Ventilhülse 25 in einem unteren Abschnitt konisch und liegt an einem im Wesentlichen formkongruent ausgebildeten Ventilsitz 29 am Plattenbauteil 22 an. Aus Fig. 3 ist deutlich ein Abschnitt des Kraftstoffablaufwegs aus der nicht gezeigten Steuerkammer in Richtung des Niederdruckbereichs 8 des Injektors gezeigt. Von der Zwischenkammer 23 strömt der Kraftstoff seitlich an dem Führungsbolzen 31 in Richtung des Ventilsitzes 29 vorbei. Zu erkennen ist auch, dass der Radialabschnitt 35 mit seiner Ab- Stützfläche 36 bereichsweise an dem Plattenbauteil 22 anliegt, wobei jedoch in der linken Zeichnungshälfte zwischen der Oberseite des Radialabschnitts 35 und der Unterseite des Plattenbauteils 22 ein Radialspalt 50 (Teil des Kraftstoffablaufweges) gebildet ist.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3. Der Ventilsitz 29 ist hier jedoch als Flachsitz mit in das Plattenbauteil 22 eingeformter Sitzwinkeldifferenz ausgebildet.
Fig. 5 zeigt einen Ventilsitz 29, der als Flachsitz ohne Sitzwinkeldifferenz ausgebildet ist und damit schon im Neuzustand einem Sitz entspricht, der sich über die Lebensdauer an die flache Form der Ventilhülse 25 angepasst hat. Zu erkennen ist eine umfänglich geschlossene Dichtlippe 51, mit der die Ventilhülse an dem Plattenbauteil 22 anliegt.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, so dass im Folgenden zur Vermeidung von Wiederholungen lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist die Zwischenkammer 23 über eine Fülldrossel 52 an den Druckraum 6 angeschlossen, so dass bei an dem Ventilsitz 29 anliegender Ventilhülse 25 die Zwischenkammer 23 schneller nachbefüllt werden kann.

Claims

Ansprüche
1. Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen, insbesondere Common-Rail-In- jektor (1), mit einem mit einer Steuerkammer (18) mit varrierbarem Steuerdruck wirkverbundenen Ventilelement
(9), das zwischen einer den Kraftstofffluss in einen
Brennraum freigebenden Öffnungsstellung und einer Schließstellung verstellbar ist, wobei zur Variation des Steuerdrucks in der Steuerkammer (18) ein Steuerventil (25) mit einer Ventilhülse (26) vorgesehen ist, die von einem Aktuator (24) zwischen einer Schließstellung, in der die Ventilhülse (26) an einem Ventilsitz (29) anliegt und einer Öffnungsstellung verstellbar ist, wobei die Ventilhülse (26) einen Führungsbolzen (31) umschließt, der axial durch eine Öffnung (32) eines Injektorbauteils geführt ist und der an einem die Öffnung (32) in radialer Richtung überragenden Radial- abschnitt eine dem Injektorbauteil zugewandte Abstützfläche (36) aufweist, mit der er sich an dem Injektorbauteil oder einem zu dem Injektorbauteil benachbarten Bauteil in axialer Richtung abstützt,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ventilsitz (29) dem Injektorbauteil zugeordnet ist.
2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Injektorbauteil ein Plattenbauteil (22) ist.
3. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Injektorbauteil ein Injektorkörper (15) ist.
4. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der der Abstützfläche (36) gegenüberliegenden Stirnseite (37) des Radialabschnitts (35) des Führungsbolzens (31) und einem benachbarten Bauteil ein mit Kraftstoff gefüllter Spalt oder Raum vorgesehen ist.
5. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbolzen (31) in Richtung des Injektorbauteil von aus der Steuerkammer (18) in Richtung des Niederdruckbereichs (8) strömenden Kraftstoffs druckbeaufschlagt ist.
6. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilhülse (26) von einer Feder (46) in Richtung des Ventilsitzes (29) federkraftbeaufschlagt ist, und dass vorzugsweise die Feder (46) sich an dem Füh- rungsbolzen (31), insbesondere an einer sich über einen Sicherungsring (49) an dem Führungsbolzen (31) abstützenden Scheibe (48), derart abstützt, dass der Radialabschnitt (35) in Richtung des Injektorbauteils vorgespannt ist.
7. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprühe, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mantelfläche (39) des Führungsbolzens einen seitlich an dem Führungsbolzen (31) vorbei in Richtung des Niederdruckraums (8) führenden Kanal (20) für aus der Steuerkammer (18) in den Niederdruckbereich (8) strömenden Kraftstoff begrenzt.
8. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D2) der Öffnung (32) in dem In- jektorbauteil gleich groß oder geringfügig größer ist als der Führungsdurchmesser (D3) der Ventilhülse (26) .
9. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radialabschnitt (35) des Führungsbolzens (31) in einer Zwischenkammer (23) aufgenommen ist, die über eine Ablaufdrossel (21) der Steuerkammer (18) hydraulisch mit der Steuerkammer (18) verbunden ist.
10. Injektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkammer (23) über eine Fülldrossel (52) mit einem Druckraum (6) des Injektors (1) oder mit einer Hochdruck-Versorgungsleitung (5) hydraulisch ver- bunden ist.
11. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (24) ein Elektromagnetaktuator (28) mit einem axial verstellbaren Anker ist, der mit der Ventilhülse (26) wirkverbunden, bevorzugt einstückig mit dieser ausgebildet ist.
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