EP2339164A1 - Druckausgeglichener Kraftstoffinjektor mit Bypass und minimiertem Ventilraumvolumen - Google Patents

Druckausgeglichener Kraftstoffinjektor mit Bypass und minimiertem Ventilraumvolumen Download PDF

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EP2339164A1
EP2339164A1 EP10188721A EP10188721A EP2339164A1 EP 2339164 A1 EP2339164 A1 EP 2339164A1 EP 10188721 A EP10188721 A EP 10188721A EP 10188721 A EP10188721 A EP 10188721A EP 2339164 A1 EP2339164 A1 EP 2339164A1
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EP
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valve
fuel injector
injector according
throttle
chamber
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EP10188721A
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English (en)
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Andreas Rau
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02M2200/70—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector with a arranged in a holding body actuator module, wherein the holding body is clamped with a nozzle body with the interposition of at least one formed as a throttle plate intermediate body by means of a clamping nut, wherein the throttle plate of at least one high-pressure channel, an inlet channel with an inlet throttle and a flow channel with an outlet throttle is penetrated, wherein between the actuator module and the throttle plate actuated by the actuator module valve having at least one of a valve spring pressure-loaded valve pin, is arranged to form a valve chamber and wherein the valve spring is disposed outside of the valve chamber.
  • Such a fuel injector is from the DE 10 2006 055 487 A1 known.
  • This fuel injector has a control chamber connected to a high-pressure side, via the pressure of which the movement of a nozzle needle is controlled. Furthermore, the fuel injector has a control valve which either blocks or opens the connection of the control chamber to a low-pressure side.
  • control valve in a bore of a guide piece between two valve positions slidably guided fuel-balanced control piston, which blocks the connection of a coming from the control chamber and opening into the bore connection channel to the low pressure side in its closed valve lock and releases in its displaced in the direction of the nozzle needle open valve position ,
  • a throttle plate is arranged, wherein between the control piston and the throttle plate further comprises a leakage chamber is arranged.
  • a valve spring is arranged, which is supported on the throttle plate and moves the control piston in the closed valve position.
  • the invention is based on the object to provide a fuel injector, in which takes place after a closing operation of the valve pin the fastest possible pressure build-up in the valve chamber.
  • valve spring is arranged on the actuator module side facing the valve chamber.
  • This refinement is based on the knowledge that a rapid buildup of pressure in the valve space takes place when the volume to be replenished is minimized.
  • Such a volume minimization requires the arrangement of the valve spring outside the valve chamber, wherein the distance of the valve chamber to the throttle plate can be minimized by the inventive arrangement of the valve spring above the valve chamber. Due to the thus reduced distance on the filling side of the valve chamber, the volume to be filled is further reduced compared to the prior art.
  • a rapid pressure build-up in the valve chamber causes the nozzle needle after the closing operation of the valve pin almost immediately reverses their movement. This results in a smaller injection quantity change at An Kunststoffdauer testing urge, whereby the quantity map is significantly flatter.
  • the A / Z ratio can be increased, which increases the robustness against manufacturing tolerances and drifts and thus saves costs by possible expansion of tolerances.
  • the A / Z ratio is the ratio of the measured throttle flows in cm 3 / min. for example, at a pressure difference of 100 bar.
  • the Z throttle flow is constant, with an A throttle flow at a given and increased A / Z ratio.
  • the design according to the invention avoids the disadvantage of a long delay from valve closure to needle reversal.
  • a short delay requires small A / Z ratios.
  • a delay is necessary at least in the prior art to the map spread among other reasons to keep the Hub / Hub scattering in a given framework - also because of a desired robustness.
  • valve space is arranged adjacent to the throttle plate, which in turn is limited in another embodiment directly from the throttle plate.
  • the volume is determined only by the volume of the valve chamber and the connection from the control chamber through the throttle plate to the valve chamber, which in the extreme case depends only on the A throttle.
  • valve pin cooperates with a sealing sleeve and is guided with a portion in this sealing sleeve, in a further embodiment, the sealing sleeve is sealingly inserted in a recess of the throttle plate.
  • the integration of the sealing sleeve in the throttle plate causes the presence of such a sealing sleeve, the distance from the control chamber to the valve chamber remains minimal.
  • the interaction of the valve pin with the sealing sleeve makes it possible to design a second valve seat, which will be explained in greater detail below.
  • the valve pin has a valve flange largely filling the annular flange, which in turn is preferably formed cylindrical with opposite circular frustoconical sections.
  • This embodiment further minimizes the volume of the valve space to be filled and at the same time allows the formation of two opposing valve seats, namely the aforementioned second valve seat V2 between the throttle plate and the adjacent circular frusto-conical portion and the first valve seat V1 between the opposite circular frusto-conical portion and the valve plate by the way, the actual guidance of the valve pin takes place.
  • valve chamber is connected via a controllable bypass with the high pressure passage.
  • This control takes place via the second valve seat V2.
  • the bypass is closed when the valve is fully open, whereby the fuel injector according to the invention during injection has a much lower control amount than conventional pressure balanced fuel injectors with a permanently acting F-throttle, since here the F-throttle is separated from the valve space by the second valve seat V2.
  • This is a very great advantage, because with pressure balanced fuel injectors due to the existing permanent leakage points large and therefore expensive pumps are needed and according to the invention thus has the opportunity to use cheaper pumps, which further significantly reduces the system cost.
  • valve chamber is connected via a controlled by the first valve seat V1 output with a Ab tenukanal.
  • This output to the Ab tenukanal is formed by a recess in the valve pin and / or by grooves in the guide (valve pin and / or valve plate) and / or a play-related leadership of the valve pin in the valve plate. If the valve pin is moved to its open position, takes place through the then opened connection between the valve chamber and connected to the fuel low-pressure system Ab tenukanal in which a return throttle (R-throttle) is used, a pressure reduction in the valve chamber and at the same time in the control chamber, there in this the fuel pressure is also lowered via the A throttle.
  • R-throttle return throttle
  • the design according to the invention results in a significantly lower characteristic slope, which makes it possible to use fuel injectors that quickly decouple, which increases the output of the internal combustion engine without impairing the smallest quantity capability.
  • the injector according to the invention has particularly good hydraulic properties by the simultaneous presence of a bypass and the minimum valve chamber volume. This leads in combination to an extremely fast refilling of the valve space and thus to a very fast needle reversal with the aforementioned flat map.
  • the fuel injector according to the invention is used in particular in a common-rail injection system for particular self-igniting powered by diesel fuel internal combustion engines.
  • a common rail system is designed for a fuel pressure up to 3000 bar.
  • fuel is supplied from a fuel tank from a pre-pressure pump, if necessary via a filter device of a high pressure pump, wherein a metering unit arranged in front of the high pressure pump determines the amount of fuel to be delivered by the high pressure pump.
  • the fuel is conveyed in a high-pressure accumulator (rail), from which the fuel is supplied to the fuel injector according to the invention.
  • the fuel injector is installed in the cylinder head of an internal combustion engine and injects the fuel into the associated combustion chamber of a cylinder unit.
  • the fuel injector has a holding body 1, in which an actuator module 2 and a coupler module 3 are used.
  • a coupler piston 4 cooperates with an actuating lug 5 with a valve pin 6 which is inserted and guided in a valve plate 7 adjoining the holder body 1.
  • the valve pin 6 by a valve spring 8, located at a recess of the valve plate 7 and attached to the valve pin 6 retaining ring 9 is supported against the operating lug 5.
  • the control chamber 11 is arranged between a nozzle needle 12, which is guided in a nozzle body 13, and the throttle plate 10.
  • the nozzle body 13 is screwed with the inclusion of the valve plate 7 and the throttle plate 10 by means of a clamping nut 14 with the holding body 1.
  • a high pressure passage 15 which is connected to the high-pressure accumulator, and extends through the holding body 1, the valve plate 7, the throttle plate 10 into the nozzle body 13, the fuel is supplied to a pressure chamber 16. If the nozzle needle is moved from the illustrated closed position to an open position, a flow connection between the pressure chamber 16 and injection channels 17 is created and fuel is injected into the associated combustion chamber of the internal combustion engine.
  • valve pin 6 The aforementioned valve, consisting inter alia of the guided in the valve plate 7 valve pin 6 further has a valve chamber 18 which is inserted into the valve plate 7 directly adjacent to the throttle plate 10.
  • the valve pin 6 has a valve space 18 largely filling cylindrical annular flange 19 with opposite circular frustoconical portions 20a, 20b.
  • the portion 20a forms, together with the valve body 7, a first valve seat, which is connected via a recess 21 adjacent to the portion 20a with a discharge channel 22.
  • a so-called R-throttle 23 is turned on and the Ab tenukanal 22 is connected via a further flow connection 24 in the holding body 1 with the low pressure region of the fuel injection system.
  • valve pin 6 If the valve pin 6 is moved by the actuating lug 5 into its open position, the fuel located in the valve chamber 18 can flow away via the opened first valve seat, the recess 21 into the discharge channel 22. Since the Valve chamber 18 at the same time via a discharge channel with inserted outlet throttle (A-throttle) 25 is connected to the control chamber 11, the fuel pressure in the control chamber is reduced because more fuel flows through the Abêtkanal with the A-throttle 25, as at the same time via an inflow channel an inserted inlet throttle (Z-throttle) 26 can flow from the high pressure passage 15 into the control chamber 11.
  • A-throttle inserted outlet throttle
  • the sealing sleeve 27 has a bore in which a subsequent to the circular frustoconical portion 20b part of the valve pin 6 is guided.
  • the sealing sleeve 27 is inserted into a recessed into the throttle plate 10 recess and has a cooperating with the bottom of the recess sealing surface 28.
  • the sealing surface 28 seals a leakage space 29 below the guided in the sealing sleeve 27 part of the valve pin 6 relative to a sealing sleeve 27 surrounding high-pressure chamber.
  • the leakage chamber 29 is connected via a line connection with the diversion channel 22 and the flow connection 24 to the low-pressure region.
  • the high-pressure region surrounding the sealing sleeve 27 is interconnected via a filling channel, shown in dashed lines, with an inserted F-throttle 30 with the high-pressure channel 15 opening into the nozzle body 13.
  • the high-pressure region surrounding the sealing sleeve 27 is interconnected via a bypass 31 with the second valve seat formed by the circular-frustoconical section 20b.
  • the sealing surface 28 formed by an O-ring 28 R is in the detail variant after FIG. 2 the sealing surface 28 formed by an O-ring 28 R. Furthermore, the Abjurikanal 22 is formed with the R-throttle 23 by grooves 32 in the guide of the valve pin 6.
  • the grooves 32 may be incorporated into the valve plate 7 and / or the valve pin 6 and open into the valve spring chamber, which is also connected to the flow connection 24.
  • the sealing surface 28 is formed by a double biting edge 28 A (outside) and 28 I (inside).
  • the sealing surface 28 can also be represented by seals which form a space with the throttle plate 10, wherein the space is hydraulically connected to the bypass-side pressure surface on the valve pin 6 via a bore in the sealing sleeve 27 and on the other side via the F-throttle 30 is connected to the high-pressure chamber. Since the biting edge A separates the outside of the sealing sleeve 27 from the high-pressure part, it is possible in this advantageous variant to connect the A-throttle 25 with this space surrounding the sealing sleeve 27. The hydraulic connection to the valve chamber 18 then takes place, for example, via a bore 33, which is shown at an angle in this variant, in the sealing sleeve 27.
  • the fuel injector according to FIG. 4 is basically similar to that according to FIG. 1 designed, but here is not cooperating with the valve pin 6 sealing sleeve 27 is present.
  • the valve pin 6 is provided with an end-flat seat 34 instead of the circular frustoconical portion 20b, which cooperates with a sealing surface on the throttle plate 10.
  • the bypass 31 opens into the valve chamber 18, wherein the switching function of the valve pin 6 analogous to the in FIG. 1 described embodiment.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor mit einem in einem Haltekörper 1 angeordneten Aktormodul 2, wobei der Haltekörper 1 mit einem Düsenkörper 13 unter Zwischenschaltung zumindest eines als Drosselplatte 10 ausgebildeten Zwischenkörpers mittels einer Spannmutter 14 verspannt ist, wobei die Drosselplatte 10 von zumindest einem Hochdruckkanal 15, einem Zulaufkanal mit einer Zulaufdrossel 26 sowie einem Ablaufkanal mit einer Ablaufdrossel 25 durchdrungen ist, wobei zwischen dem Aktormodul 2 und der Drosselplatte 10 ein von dem Aktormodul 2 betätigtes Ventil, aufweisend zumindest einen von einer Ventilfeder 8 druckbeaufschlagten Ventilbolzen 6, unter Bildung eines Ventilraums 18 angeordnet ist und wobei die Ventilfeder 8 außerhalb des Ventilraums 18 angeordnet ist. Erfindungsgemäß wird ein Kraftstoffinjektor bereitgestellt, bei dem nach einem Schließvorgang des Ventilbolzens 6 ein möglichst schneller Druckaufbau in dem Ventilraum 18 erfolgt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Ventilfeder 8 auf der dem Aktormodul 2 zugewandten Seite des Ventilraums 18 angeordnet ist

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor mit einem in einem Haltekörper angeordneten Aktormodul, wobei der Haltekörper mit einem Düsenkörper unter Zwischenschaltung zumindest eines als Drosselplatte ausgebildeten Zwischenkörpers mittels einer Spannmutter verspannt ist, wobei die Drosselplatte von zumindest einem Hochdruckkanal, einem Zulaufkanal mit einer Zulaufdrossel sowie einem Ablaufkanal mit einer Ablaufdrossel durchdrungen ist, wobei zwischen dem Aktormodul und der Drosselplatte ein von dem Aktormodul betätigtes Ventil, aufweisend zumindest einen von einer Ventilfeder druckbeaufschlagten Ventilbolzen, unter Bildung eines Ventilraums angeordnet ist und wobei die Ventilfeder außerhalb des Ventilraums angeordnet ist.
  • Ein derartiger Kraftstoffinjektor ist aus der DE 10 2006 055 487 A1 bekannt. Dieser Kraftstoffinjektor weist einen an eine Hochdruckseite angeschlossenen Steuerraum auf, über dessen Druck die Bewegung einer Düsennadel gesteuert wird. Weiterhin weist der Kraftstoffinjektor ein Steuerventil auf, das die Verbindung des Steuerraums zu einer Niederdruckseite entweder sperrt oder öffnet. Im Detail weist das Steuerventil einen in einer Bohrung eines Führungsstücks zwischen zwei Ventilstellungen verschiebbar geführten kraftstoffausgeglichenen Steuerkolben auf, der die Verbindung eines vom Steuerraum kommenden und in die Bohrung mündenden Verbindungskanals zur Niederdruckseite in seiner geschlossenen Ventilsperrung sperrt und in seiner in Richtung Düsennadel verschobenen geöffneten Ventilstellung freigibt. Zwischen dem Steuerraum und dem Steuerkolben ist eine Drosselplatte angeordnet, wobei zwischen dem Steuerkolben und der Drosselplatte weiterhin ein Leckageraum angeordnet ist. In diesem Leckageraum ist eine Ventilfeder angeordnet, die sich auf der Drosselplatte abstützt und den Steuerkolben in die geschlossene Ventilstellung bewegt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Kraftstoffinjektor bereitzustellen, bei dem nach einem Schließvorgang des Ventilbolzens ein möglichst schneller Druckaufbau in dem Ventilraum erfolgt.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Ventilfeder auf der dem Aktormodul zugewandten Seite des Ventilraums angeordnet ist. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass ein schneller Druckaufbau in dem Ventilraum dann erfolgt, wenn das aufzufüllende Volumen minimiert ist. Eine solche Volumenminimierung erfordert die Anordnung der Ventilfeder außerhalb des Ventilraums, wobei durch die erfindungsgemäße Anordnung der Ventilfeder oberhalb des Ventilraums der Abstand des Ventilraums zu der Drosselplatte minimiert werden kann. Durch den so verringerten Abstand auf der Befüllseite des Ventilraums wird das zu befüllende Volumen gegenüber dem Stand der Technik weiter verringert. Ein schneller Druckaufbau in dem Ventilraum bewirkt, dass die Düsennadel nach dem Schließvorgang des Ventilbolzens quasi unmittelbar ihre Bewegung umkehrt. Dadurch ergibt sich eine geringere Einspritzmengenänderung bei Ansteuerdaueränderungen, wodurch das Mengenkennfeld deutlich flacher wird. Daher kann bei einem solchen Kraftstoffinjektor das A/Z-Verhältnis erhöht werden, was die Robustheit gegenüber Fertigungstoleranzen und Driften erhöht und damit Kosten durch mögliche Aufweitung von Toleranzen einspart. Das A/Z-Verhältnis ist das Verhältnis der gemessenen Drosseldurchflüsse in cm3/min. beispielsweise bei einer Druckdifferenz von 100 bar. Bei einer Kraftstoffinjektorauslegung ist üblicherweise der Z-Drosseldurchfluss konstant, wobei sich dann bei einem vorgegebenen und erhöhten A/Z-Verhältnis ein A-Drosseldurchfluss ergibt. Dabei ist aber in jedem Falle sicherzustellen, dass die Z-Drossel nicht kavitiert. Zusammenfassend wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Nachteil einer langen Verzögerung von Zeitpunkt des Ventilschließens bis zur Nadelumkehr vermieden. Eine kurze Verzögerung bedingt dagegen kleine A/Z-Verhältnisse. Andererseits ist eine Verzögerung zumindest beim Stand der Technik nötig, um die Kennfeldstreuung unter anderem wegen der Hub/Hub-Streuung in einem vorgegebenen Rahmen - auch wegen einer anzustrebenden Robustheit - zu halten.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist der Ventilraum benachbart zu der Drosselplatte angeordnet, wobei dieser wiederum in weiterer Ausgestaltung direkt von der Drosselplatte begrenzt ist. Dadurch ist das Volumen im Ergebnis nur noch von dem Volumen des Ventilraums und der Verbindung von dem Steuerraum durch die Drosselplatte zu dem Ventilraum, der im Extremfall nur von der A-Drossel abhängt, bestimmt.
  • In Weiterbildung der Erfindung wirkt der Ventilbolzen mit einer Dichthülse zusammen und ist mit einem Teilbereich in dieser Dichthülse geführt, wobei in weiterer Ausgestaltung die Dichthülse dichtend in einer Ausnehmung der Drosselplatte eingesetzt ist. Die Integration der Dichthülse in die Drosselplatte bewirkt, dass beim Vorhandensein einer solchen Dichthülse die Entfernung von dem Steuerraum zu dem Ventilraum weiterhin minimal bleibt. Dabei ermöglicht das Zusammenwirken des Ventilbolzens mit der Dichthülse die Ausgestaltung eines noch nachfolgend näher erläuterten präzise zu steuernden zweiten Ventilsitzes.
  • In Weiterbildung der Erfindung weist der Ventilbolzen einen den Ventilraum weitgehend ausfüllenden Ringflansch auf, der wiederum bevorzugt zylinderförmig mit gegenüberliegenden kreiskegelstumpfförmigen Abschnitten ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung minimiert weiter das zu befüllende Volumen des Ventilraums und ermöglicht gleichzeitig die Bildung von zwei gegenüberliegenden Ventilsitzen, nämlich des zuvor erwähnten zweiten Ventilsitzes V2 zwischen der Drosselplatte und dem benachbarten kreiskegelstumpfförmigen Abschnitt sowie des ersten Ventilsitzes V1 zwischen dem gegenüberliegenden kreiskegelstumpfförmigen Abschnitt und der Ventilplatte, in der im Übrigen die eigentliche Führung des Ventilbolzens erfolgt.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist der Ventilraum über einen steuerbaren Bypass mit dem Hochdruckkanal verschaltet. Diese Steuerung erfolgt über den zweiten Ventilsitz V2. Dabei ist bei voll geöffnetem Ventil der Bypass verschlossen, wodurch der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor während der Einspritzung eine deutlich geringere Steuermenge als übliche druckausgeglichene Kraftstoffinjektoren mit einer permanent wirkenden F-Drossel aufweist, da hier die F-Drossel durch den zweiten Ventilsitz V2 vom Ventilraum getrennt wird. Dies ist ein sehr großer Vorteil, da bei druckausgeglichenen Kraftstoffinjektoren aufgrund der vorhandenen Permanentleckagestellen große und damit teure Pumpen benötigt werden und erfindungsgemäß somit die Möglichkeit besteht, günstigere Pumpen zu verwenden, was weiterhin die Systemkosten deutlich reduziert.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Ventilraum über einen von dem ersten Ventilsitz V1 beherrschten Ausgang mit einem Absteuerkanal verschaltet.
  • Dieser Ausgang zu dem Absteuerkanal ist durch einen Einstich in dem Ventilbolzen gebildet und/oder durch Nuten in der Führung (Ventilbolzen und/oder Ventilplatte) und/oder eine spielbehaftete Führung des Ventilbolzens in der Ventilplatte. Wird der Ventilbolzen in seine offene Stellung bewegt, erfolgt durch die dann geöffnete Verbindung zwischen dem Ventilraum und dem mit dem Kraftstoffniederdrucksystem verbundenen Absteuerkanal, in dem eine Rücklaufdrossel (R-Drossel) eingesetzt ist, ein Druckabbau in dem Ventilraum und gleichzeitig in dem Steuerraum, da in diesem der Kraftstoffdruck über die A-Drossel ebenfalls abgesenkt wird.
  • Zusammenfassend ergibt sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine deutlich geringere Kennfeldsteilheit, welche es ermöglicht, schnell entdrosselnde Kraftstoffinjektoren zu verwenden, was die Leistung der Brennkraftmaschine erhöht ohne die Kleinstmengenfähigkeit zu verschlechtern. Der erfindungsgemäße Injektor hat besonders gute hydraulische Eigenschaften durch das gleichzeitige Vorhandensein eines Bypasses und des minimalen Ventilraumvolumens. Dies führt in Kombination zu einem extrem schnellen Wiederbefüllen des Ventilraums und damit zu einer sehr schnellen Nadelumkehr mit dem erwähnten flachen Kennfeld.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine erste Variante eines Kraftstoffinjektors mit einem Ventilbolzen, der mit einer Dichthülse zusammenwirkt,
    Figur 2
    eine Detailvariante zu Figur 1,
    Figur 3
    eine weitere Detailvariante zu Figur 1,
    Figur 4
    eine zweite Variante des Kraftstoffinjektors ohne Dichthülse,
    Figur 5
    eine Detailansicht zu Figur 4,
    Figur 6
    eine Detailvariante zu Figur 4 bzw. Figur 5 ähnlich zu Figur 2 und
    Figur 7
    eine Detailvariante zu Figur 4 bzw. Figur 5 ähnlich zu Figur 2.
    Ausführungsformen der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor wird insbesondere bei einem Common-Rail-Einspritzsystem für insbesondere selbstzündende mit Dieselkraftstoff betriebenen Brennkraftmaschinen verwendet. Ein solches Common-Rail-System ist für einen Kraftstoffdruck bis 3000 bar ausgelegt. Dabei wird Kraftstoff aus einem Kraftstofftank von einer Vordruckpumpe ggf. über eine Filtereinrichtung einer Hochdruckpumpe zugeführt, wobei eine vor der Hochdruckpumpe angeordnete Zumesseinheit die Menge des von der Hochdruckpumpe zu fördernden Kraftstoffs bestimmt. Von der Hochdruckpumpe wird der Kraftstoff in einem Hochdruckspeicher (Rail) gefördert, aus dem der Kraftstoff dem erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor zugeführt wird. Der Kraftstoffinjektor ist in dem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine eingebaut und spritzt den Kraftstoff in den zugeordneten Brennraum einer Zylindereinheit ein.
  • Der Kraftstoffinjektor weist einen Haltekörper 1 auf, in dem ein Aktormodul 2 und ein Kopplermodul 3 eingesetzt sind. Ein Kopplerkolben 4 wirkt mit einer Betätigungsnase 5 mit einem Ventilbolzen 6 zusammen, der in einer an dem Haltekörper 1 angrenzenden Ventilplatte 7 eingesetzt und geführt ist. Dabei wird der Ventilbolzen 6 von einer Ventilfeder 8, die sich an einer Ausnehmung der Ventilplatte 7 und einem an dem Ventilbolzen 6 angebrachten Haltering 9 abstützt, gegen die Betätigungsnase 5 gedrückt.
  • Der Ventilbolzen 6 bildet zusammen mit der Ventilplatte 7 und einer an die Ventilplatte 7 anschließenden Drosselplatte 10 ein nachfolgend erläutertes Ventil, das den Kraftstoffdruck in einem Steuerraum 11 steuert. Der Steuerraum 11 ist zwischen einer Düsennadel 12, die in einem Düsenkörper 13 geführt ist, und der Drosselplatte 10 angeordnet. Der Düsenkörper 13 ist unter Einbezug der Ventilplatte 7 und der Drosselplatte 10 mittels einer Spannmutter 14 mit dem Haltekörper 1 verschraubt.
  • Über einen Hochdruckkanal 15, der mit dem Hochdruckspeicher verbunden ist, und sich durch den Haltekörper 1, die Ventilplatte 7, die Drosselplatte 10 bis in den Düsenkörper 13 erstreckt, wird der Kraftstoff einem Druckraum 16 zugeführt. Wird die Düsennadel von der dargestellten geschlossenen Stellung in eine geöffnete Stellung bewegt, wird eine Strömungsverbindung zwischen dem Druckraum 16 und Einspritzkanälen 17 geschaffen und Kraftstoff wird in den zugeordneten Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.
  • Das zuvor erwähnte Ventil, bestehend unter anderem aus dem in der Ventilplatte 7 geführten Ventilbolzen 6 weist weiterhin einen Ventilraum 18 auf, der in die Ventilplatte 7 direkt angrenzend an die Drosselplatte 10 eingelassen ist. Der Ventilbolzen 6 weist einen den Ventilraum 18 weitgehend ausfüllenden zylinderförmigen Ringflansch 19 mit gegenüberliegenden kreiskegelstumpfförmigen Abschnitten 20a, 20b auf.
  • Der Abschnitt 20a bildet zusammen mit dem Ventilkörper 7 einen ersten Ventilsitz, der über einen Einstich 21 angrenzend an den Abschnitt 20a mit einem Absteuerkanal 22 verschaltet ist. In den Absteuerkanal 22 ist eine sogenannte R-Drossel 23 eingeschaltet und der Absteuerkanal 22 ist über eine weiterführende Strömungsverbindung 24 in dem Haltekörper 1 mit dem Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems verbunden.
  • Wird der Ventilbolzen 6 von der Betätigungsnase 5 in seine geöffnete Stellung bewegt, kann der in dem Ventilraum 18 befindliche Kraftstoff über den geöffneten ersten Ventilsitz, dem Einstich 21 in den Absteuerkanal 22 abfließen. Da der Ventilraum 18 gleichzeitig über einen Absteuerkanal mit eingesetzter Ablaufdrossel (A-Drossel) 25 mit dem Steuerraum 11 verschaltet ist, wird der Kraftstoffdruck in dem Steuerraum verringert, da über den Absteuerkanal mit der A-Drossel 25 mehr Kraftstoff abströmt, als gleichzeitig über einen Zuströmkanal mit einer eingesetzten Zulaufdrossel (Z-Drossel) 26 von dem Hochdruckkanal 15 in den Steuerraum 11 nachfließen kann.
  • Der kreiskegelstumpfförmige Abschnitt 20b bildet zusammen mit einer Dichthülse 27 einen zweiten Ventilsitz, der bei der geöffneten Schaltstellung des Ventilbolzens 6 geschlossen ist. Die Dichthülse 27 weist eine Bohrung auf, in der ein an den kreiskegelstumpfförmigen Abschnitt 20b anschließender Teil des Ventilbolzens 6 geführt ist. Die Dichthülse 27 ist in eine in die Drosselplatte 10 eingelassene Ausnehmung eingesetzt und weist eine mit dem Boden der Ausnehmung zusammenwirkende Dichtfläche 28 auf. Die Dichtfläche 28 dichtet einen Leckageraum 29 unterhalb des in der Dichthülse 27 geführten Teils des Ventilbolzens 6 gegenüber einem die Dichthülse 27 umgebenden Hochdruckraum ab. Der Leckageraum 29 ist über eine Leitungsverbindung mit dem Absteuerkanal 22 und der Strömungsverbindung 24 zu dem Niederdruckbereich verschaltet. Der die Dichthülse 27 umgebende Hochdruckbereich ist über einen strichliniert dargestellten Füllkanal mit eingesetzter F-Drossel 30 mit dem in den Düsenkörper 13 einmündenden Hochdruckkanal 15 verschaltet. Weiterhin ist über einen Bypass 31 der die Dichthülse 27 umgebende Hochdruckbereich mit dem von dem kreiskegelstumpfförmigen Abschnitt 20b gebildeten zweiten Ventilsitz verschaltet. Wenn der Ventilbolzen 6 sich in der mit der Ventilplatte 7 zusammenwirkenden Schaltstellung befindet, ist der zweite Ventilsitz geöffnet und Kraftstoff strömt von dem Hochdruckkanal 15 über den Bypass 31 in den Ventilraum 18 und weiter über die A-Drossel 25 in den Steuerraum 11.
  • Im Unterschied zu Figur 1 ist bei der Detailvariante nach Figur 2 die Dichtfläche 28 durch einen Runddichtring 28 R gebildet. Weiterhin ist der Absteuerkanal 22 mit der R-Drossel 23 durch Nuten 32 in der Führung des Ventilbolzens 6 gebildet. Die Nuten 32 können in die Ventilplatte 7 und/oder dem Ventilbolzen 6 eingearbeitet sein und münden in den Ventilfederraum, der ebenfalls mit der Strömungsverbindung 24 verbunden ist.
  • In der in Figur 3 dargestellten Variante ist die Dichtfläche 28 durch eine zweifache Beißkante 28 A (außen) und 28 I (innen) gebildet. Alternativ kann die Dichtfläche 28 auch durch Dichtungen, welche mit der Drosselplatte 10 einen Raum bilden, dargestellt werden, wobei der Raum hydraulisch mit der bypassseitigen Druckfläche an dem Ventilbolzen 6 über eine Bohrung in der Dichthülse 27 sowie auf der anderen Seite über die F-Drossel 30 mit dem Hochdruckraum verbunden ist. Da die Beißkante A die Außenseite der Dichthülse 27 vom Hochdruckteil trennt, ist es bei dieser vorteilhaften Variante möglich, die A-Drossel 25 mit diesem die Dichthülse 27 umgebenden Raum zu verbinden. Die hydraulische Verbindung zum Ventilraum 18 erfolgt dann beispielsweise über eine in dieser Variante schräg eingezeichnete Bohrung 33 in der Dichthülse 27.
  • Der Kraftstoffinjektor gemäß Figur 4 ist grundsätzlich ähnlich zu dem gemäß Figur 1 ausgestaltet, wobei hier allerdings keine mit dem Ventilbolzen 6 zusammenwirkende Dichthülse 27 vorhanden ist. Ausweislich der Ausschnittsvergrößerung gemäß Figur 5 ist hier der Ventilbolzen 6 mit einem endseitigen Flachsitz 34 anstelle des kreiskegelstumpfförmigen Abschnitts 20b versehen, der mit einer Dichtfläche auf der Drosselplatte 10 zusammenwirkt. Gegenüber dem Flachsitz 34 mündet der Bypass 31 in den Ventilraum 18, wobei die Schaltfunktion des Ventilbolzens 6 analog zu dem in Figur 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel ist.
  • In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 ist analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 der Absteuerkanal 22 und die R-Drossel 23 durch Nuten 32 gebildet, die wiederum in dem Ventilbolzen 6 und/oder der Ventilplatte 7 angeordnet sein können.
  • In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 ist im Unterschied zu Figur 6 der Absteuerkanal 22 und die R-Drossel 23 durch eine spielbehaftete Führung 35 des Ventilbolzens 6 in der Ventilplatte 7 gebildet. Es wird darauf hingewiesen, dass im Rahmen der Erfindung beliebige Kombinationen von Ausführungsbeispielen und Details verwirklicht werden können.

Claims (13)

  1. Kraftstoffinjektor mit einem in einem Haltekörper (1) angeordneten Aktormodul (2), wobei der Haltekörper (1) mit einem Düsenkörper (13) unter Zwischenschaltung zumindest eines als Drosselplatte (10) ausgebildeten Zwischenkörpers mittels einer Spannmutter (14) verspannt ist, wobei die Drosselplatte (10) von zumindest einem Hochdruckkanal (15), einem Zulaufkanal mit einer Zulaufdrossel (26) sowie einem Ablaufkanal mit einer Ablaufdrossel (25) durchdrungen ist, wobei zwischen dem Aktormodul (2) und der Drosselplatte (10) ein von dem Aktormodul (2) betätigtes Ventil, aufweisend zumindest einen von einer Ventilfeder (8) druckbeaufschlagten Ventilbolzen (6), unter Bildung eines Ventilraums (18) angeordnet ist und wobei die Ventilfeder (8) außerhalb des Ventilraums (18) angeordnet ist
    dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (8) auf der dem Aktormodul (2) zugewandten Seite des Ventilraums (18) angeordnet ist.
  2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilraum (18) benachbart zu der Drosselplatte (10) angeordnet ist.
  3. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilraum (18) von der Drosselplatte (10) begrenzt ist.
  4. Kraftstoffinjektor nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilbolzen (6) mit einer Dichthülse (27) zusammenwirkt.
  5. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Dichthülse (27) in eine Ausnehmung der Drosselplatte (10) eingesetzt ist.
  6. Kraftstoffinjektor nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilbolzen (6) einen den Ventilraum (18) weitgehend ausfüllenden Ringflansch (19) aufweist.
  7. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ringflansch (19) zylinderförmig mit gegenüberliegenden kreiskegelstumpfförmigen Abschnitten (20a, 20b) ausgebildet ist.
  8. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die kreiskegelstumpfförmigen Abschnitte (20a, 20b) zusammenwirkend mit Wandungen des Ventilraums (18) Ventilsitze (V1, V2) bilden.
  9. Kraftstoffinjektor nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilraum (18) über einen von dem Ventilsitz (V2) beherrschten Bypass (31) mit dem Hochdruckkanal (15) verschaltet ist.
  10. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilraum (18) über einen von dem Ventilsitz V1 beherrschten Ausgang mit einem Absteuerkanal (22) verschaltet ist.
  11. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang von dem Ventilraum (18) zu dem Absteuerkanal (22) durch einen Einstich (21) in dem Ventilbolzen (6) gebildet ist.
  12. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang von dem Ventilraum (18) zu dem Absteuerkanal (22) durch Nuten (32) in dem Ventilbolzen (6) und/oder Ventilplatte (7) gebildet ist.
  13. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang zu dem Absteuerkanal (22) durch eine spielbehaftete Führung (35) des Ventilbolzens (6) in einer Ventilplatte (7) gebildet ist.
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