EP2726728A1 - Kraftstoffinjektor - Google Patents

Kraftstoffinjektor

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EP2726728A1
EP2726728A1 EP12720199.4A EP12720199A EP2726728A1 EP 2726728 A1 EP2726728 A1 EP 2726728A1 EP 12720199 A EP12720199 A EP 12720199A EP 2726728 A1 EP2726728 A1 EP 2726728A1
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EP
European Patent Office
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fuel injector
fuel
return
control valve
chamber
Prior art date
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Application number
EP12720199.4A
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English (en)
French (fr)
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Florian Schmid
Johannes UNRATH
Eike Kobes
Holger Rapp
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP2726728B1 publication Critical patent/EP2726728B1/de
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    • F02M2547/00—Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/001—Control chambers formed by movable sleeves

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector according to the preamble of claim 1.
  • Such a fuel injector is known from DE 10 2008 001 330 A1 of the Applicant.
  • the movement of a nozzle needle arranged in a nozzle needle is generated via a control valve, which has a valve element, which in turn via a solenoid actuator or a piezoelectric actuator, at least indirectly, is controlled.
  • a control amount is derived in the receiving space of the Magnetaktors or the piezoelectric actuator, which in turn has a connection to a return port to the fuel injector.
  • the outflow of the fuel via throttles and the valve seat of the valve element is associated with a strong pressure reduction of the originally high-pressure fuel. Such pressure reduction is physically associated with a temperature increase of the fuel.
  • the present invention seeks to further develop a fuel injector according to the preamble of claim 1 such that the flowing into the receiving space for the piezoelectric actuator as well as in the return bore fuel occurs with respect to the prior art reduced temperature, without the need for additional (external) fuel supply from an area outside the fuel injector.
  • This object is achieved in a fuel injector with the features of claim 1 according to the invention that the outflowing when switching the control valve control amount passes through a flow path in an annular intermediate region between the nozzle retaining nut and the nozzle body and / or the valve plate and / or throttle plate. There, the fuel can be cooled before it enters the immediate vicinity of temperature-sensitive components.
  • the diversion channel and the return channel are formed at least substantially as arranged radially to the longitudinal axis of the valve plate channels.
  • control quantity flows out of the control valve chamber into the actuator chamber.
  • Sealing sleeve passes under high pressure fuel in a leakage or low pressure chamber or a Abiaufbohrung. Since the fuel flowing into the annular gap has previously been heated, if necessary, by the flow through the throttles and then compressed again by the closing of the control valve, a particularly high fuel temperature can be produced here by reheating the already heated fuel. Therefore, it is proposed in a further variant that an additional connection between the leakage or low-pressure chamber and the return bore is provided, which is connected to the annulus.
  • connection has a drain, which opens into a discharge channel.
  • diversion channel opens via the annulus and a return channel in a riser, which is connected to the return line.
  • FIG. 1 shows a partial region of a fuel injector according to the prior art in a longitudinal section
  • Fig. 2 shows a detail of a fuel injector according to the invention, in
  • FIG. 4 shows a fuel injector according to the invention, in which a leakage quantity from a low-pressure space in an annular space is cooled, likewise in kinked longitudinal sections.
  • a fuel injector 1 according to the prior art is shown in longitudinal section.
  • the fuel injector 1 has a holding body 2, a valve plate 4, a throttle plate 6 and a nozzle body 8 which abut each other in this order.
  • the components are pressed against each other by a (nozzle) clamping nut 9, which is supported on a shoulder of the nozzle body 8 and is held by a thread on the holding body 2.
  • a (nozzle) clamping nut 9 which is supported on a shoulder of the nozzle body 8 and is held by a thread on the holding body 2.
  • an annular space 5 is formed, in the area at least the valve plate 4 and the throttle plate 6 spaced from the clamping nut 9 are arranged.
  • a pressure chamber 14 is formed, in which a piston-shaped nozzle needle 10 is arranged longitudinally displaceable.
  • the nozzle needle 10 has at its end facing the combustion chamber on a sealing surface 11, with which it cooperates with a nozzle seat 13 which is formed at the combustion chamber end of the pressure chamber 14. From the nozzle seat 13 go from one or more injection ports 12, which open in installation position of the fuel injector 1 directly into a combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the nozzle needle 10 is guided in a middle section in the pressure chamber 14, wherein the fuel is passed through several slits 15 to the injection openings 12.
  • the nozzle needle 10 is guided at its end remote from the combustion chamber of the internal combustion engine in a sleeve 22, wherein the sleeve 22 by a closing spring 18 which surrounds the nozzle needle 10 and the sleeve 22 facing away indirectly supported on a shoulder 16, presses against the throttle plate 6 ,
  • a control chamber 20 is limited, which is filled with fuel, so that exerted by the pressure in the control chamber 20, a hydraulic force on the side remote from the combustion chamber end face of the nozzle needle 10 and exerts a force in the direction of the nozzle seat 13 on the nozzle needle 10.
  • an inlet channel 25 is formed, is passed through the compressed fuel under high pressure from a high-pressure fuel source in the pressure chamber 14.
  • the inlet channel 25 is connected to the control chamber 20 via an inlet throttle 40 extending in the throttle plate 6. With a certain time delay is thus always the same fuel pressure in the inlet channel 25 and the control chamber 20 when the control valve 30 is closed.
  • control valve 30 For controlling the fuel pressure in the control chamber 20, the switchable between two switching positions control valve 30 is provided in the valve plate 4, wherein the control valve 30 has a control valve chamber 31 which is formed as a cavity in the valve plate 4.
  • the control valve chamber 31 is connected via a drain throttle 42, which is formed in the throttle plate 6, connected to the control chamber 20 in the nozzle body 8.
  • a control valve member 34 is arranged longitudinally displaceable, wherein the control valve member 34 has a piston-shaped shape and at its end facing away from the throttle plate 6 has a mushroom-shaped extension on which a sealing surface 52 is formed, with which the control valve member 34 cooperates with a control valve seat 37, which is formed on the inside of the control valve chamber 31.
  • the control valve member 34 is guided at its end remote from the control valve seat 37 in a sleeve 36 which is supported at one end to the throttle plate 6, and between the and the control valve member 34, a spring 38 is arranged under compressive prestress. By the force of the spring 38, the control valve member 34 is pressed against the control valve seat 37 on the one hand, and the sleeve 36 against the throttle plate 6 on the other hand.
  • the movement of the control valve member 34 in the control valve chamber 31 occurs via a in a coupler housing
  • the piston 32 with the coupler housing 33 is located in an actuator chamber 23, which is always in the form of an actuator receiving space and is always under low pressure, which is always depressurized.
  • a leakage chamber 54 is limited, in which a low pressure is present, and is relieved of pressure via a drain 45 drain.
  • the leakage oil drain 45 may in this case have, for example, a connection to the actuator chamber 23.
  • a fuel injector 100 In order to keep the component load on the piezo actuator in the actuator chamber 23 as low as possible, it is provided in a fuel injector 100 according to the invention that the fuel flowing via the control valve seat 37 in the direction of the coupler body 33 at least partially, but preferably completely via one or more Outlet channels 60 is guided or discharged into the annular space 5.
  • a single diversion channel 60 is shown in FIG. 2, which is arranged radially to the longitudinal axis of the valve plate 4.
  • the diversion channel 60 is located in an upper end region of the valve plate 4 with respect to the fuel injector 100.
  • a return channel 61 which projects radially inwardly from the edge of the throttle plate 6, and 62 has a vertically arranged mulchleitkanalabintroductory connection with a circumferential annular groove 63 , which is formed on the throttle plate 6 facing the end face of the valve plate 4, and preferably on the return channel portion 62 opposite side hydraulically with a recognizable in particular in FIG. 4 riser 64 connection, which is formed in the region of the valve plate 6.
  • the riser 64 in turn has hydraulic connection with a retaining body 2 formed in the return bore 65 which is connected to a return port, not shown, of the fuel injector 100.
  • the leakage chamber 54 is connected to the return channel 61 via a leakage oil outlet 45a.
  • the leakage chamber 54 can also have a leakage oil outlet 45 in accordance with the prior art (compare FIG.
  • FIG. 3 shows an alternative flow guide for removing fuel from the leakage chamber 54.
  • the flow guide according to FIG. 2 has a leakage oil drain 45a which has a connection to the annular space 5 via a discharge channel 71 arranged radially in the throttle plate 6.
  • a radially arranged herbleitkanal 72 is formed in an upper axial region, which also has connection with the annular space 5, and which opens into the riser 64.
  • FIG. 4 shows a flow guide for the fuel from the leakage chamber 54 that has been modified with respect to FIG. 3.
  • the fuel also passes through the leakage oil drain 45a and the discharge channel 71 into the annulus 5.
  • the return channel 75 consisting of the partial channel sections 76, 77, is formed in the throttle plate 6, as well Has connection with the annular space 5, and which opens into the riser 64. It may be provided that the vertical part of the channel section 76 of the return channel 75 is not concentric with the riser 64, but is arranged in a certain offset to this.
  • a separating web (not shown) may be present in the preferably shorter distance between the vertical partial channel section 76 and the riser 64, so that the fuel has as long a flow path as possible until it enters the riser 64.
  • the fuel injector 100 according to the invention thus far described can be modified or modified in many ways without departing from the spirit of the invention. This consists, at least partially, but preferably completely over a particular between the valve plate 4, the throttle plate 6, the nozzle body 8 and the Clamping nut 9 trained annular space 5 to lead, so that the fuel is cooled there. Conceivable modifications of the fuel injector 100 may be e.g. be such that only the fuel in the leakage chamber 54 is passed through the annulus 5.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor (100), mit einem Haltekörper (2) und einem Düsenkörper (8), der mittels einer Düsenspannmutter (9) unter Zwischenlage einer Drosselplatte (6) und einer Ventilplatte (4) axial gegen den Haltekörper (2) verspannt ist, wobei in der Ventilplatte (4) ein zwischen mindestens zwei Schaltstellungen schaltbares Steuerventil (30) in einem Steuerventilraum (31) angeordnet ist, das mittels eines in einem Aktorraum (23) des Haltekörpers (2) angeordneten, vorzugsweise als Piezoaktor ausgebildeten Aktors betätigbar ist, wobei der Aktorraum (23) von Kraftstoff durchströmbar ist, der über eine Verbindung (73) hydraulisch mit einer Rücklaufbohrung (65) gekoppelt ist, und wobei eine beim Schalten des Steuerventils (30) und/oder eine in den Schaltpausen des Steuerventils (30) aus dem Steuerventilraum (31) austretende Rücklaufmenge des Kraftstoffs über eine weitere Verbindung zumindest mittelbar in die Rücklaufbohrung (65) ableitbar ist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die weitere Verbindung einen Strömungsweg aufweist, der den Ringraum (5) zwischen der Düsenspannmutter (9) und dem Düsenkörper (8) und/oder der Ventilplatte (4) und/oder der Drosselplatte (6) umfasst.

Description

Beschreibung Kraftstoffinjektor
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Kraftstoffinjektor ist aus der DE 10 2008 001 330 A1 der Anmelderin bekannt. Bei dem bekannten Kraftstoffinjektor wird die Bewegung einer in einem Düsenkörper angeordneten Düsennadel über ein Steuerventil erzeugt, das ein Ventilelement aufweist, das wiederum über einen Magnetaktor oder einen Piezoaktor, zumindest mittelbar, angesteuert wird. Bei einer Bewegung des Ventilelements, die erforderlich ist, um ein Abheben der Düsennadel von ihrem Dichtsitz zu ermöglichen, wird eine Steuermenge in den Aufnahmeraum des Magnetaktors bzw. des Piezoaktors abgeleitet, welcher wiederum Verbindung zu einem Rücklaufanschluss am Kraftstoffinjektor hat. Das Abströmen des Kraftstoffes über Drosseln und den Ventilsitz des Ventilelements ist mit einer starken Druckverminderung des ursprünglich unter Hochdruck befindlichen Kraftstoffs verbunden. Eine derartige Druckverminderung ist physikalisch mit einer Temperaturerhöhung des Kraftstoffs verbunden.
Derzeitige Kraftstoffeinspritzsysteme bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen arbeiten mit einem Systemdruck von etwa 1500bar bis maximal etwa 2000bar. Für zukünftige Entwicklungen ist es aus Gründen der Kraftstoffeffizienz geplant, den Systemdruck auf deutlich mehr als 2000bar zu erhöhen. Das bedeutet, dass bei dem angesprochenen Abströmen der Steuermenge im Bereich des Steuerventils eine noch stärkere Druckreduzierung mit einer damit verbundenen noch stärkeren Erhöhung der Kraftstofftemperatur verbunden ist. Insbesondere bei Piezoaktoren gibt es eine Temperaturobergrenze, bis zu der die Piezoaktoren zuverlässig arbeiten, ohne dass hierzu zusätzliche konstruktive Maßnahmen bzw. Piezoaktoren aus temperaturbeständigeren Materialien erforderlich sind. Bei der angesprochenen geplanten Systemdruckerhöhung gelangt man jedoch in einen Temperaturbereich des Kraftstoffs, bei dem bei herkömmlichen Piezoakto- ren ein zuverlässiger Betrieb nicht mehr gewährleistet ist. Aus diesem Grund ist es beispielsweise aus der nachveröffentlichten DE 10 2010 040381 A1 der Anmelderin bekannt, den Raum, in dem sich der Piezoaktor befindet, mittels eines zusätzlichen Kraftstoffzuflusses mit kühlerem bzw. vorab nicht durch den Hochdruckkreislauf geflossenem Kraftstoff zu kühlen. Eine derartige Maßnahme istje- doch konstruktiv relativ aufwändig und erzeugt folglich unerwünschte Zusatzkos- ten.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass der in den Aufnahmeraum für den Piezoaktor als auch in die Rücklaufbohrung einströmende Kraftstoff mit gegenüber dem Stand der Technik reduzierter Temperatur eintritt, ohne dass hierzu zusätzliche (externe) Kraftstoffzuführungen aus einem Bereich außerhalb des Kraftstoffinjektors erforderlich sind. Diese Aufgabe wird bei einem Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die beim Schalten des Steuerventils abströmende Steuermenge über einen Strömungsweg in einen ringförmigen Zwischenbereich zwischen der Düsenspannmutter und dem Düsenkörper und/oder der Ventilplatte und/oder der Drosselplatte gelangt. Dort kann der Kraftstoff abgekühlt werden, bevor er in die unmittelbare Umgebung temperaturempfindlicher Bauteile gelangt.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. In einer konstruktiven bevorzugten Umsetzung der Verbindung zum bzw. vom ringförmigen Zwischenbereich wird vorgeschlagen, dass die weitere Verbindung einen Ausleitkanal in den Ringraum und einen Rückleitkanal aus dem Ringraum umfasst, wobei der Rückleitkanal zumindest mittelbar in der Rücklaufbohrung mündet.
Ganz besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Ausleitkanal und der Rückleitkanal zumindest im Wesentlichen als radial zur Längsachse der Ventilplatte angeordnete Kanäle ausgebildet sind.
Um einen möglichst langen Strömungsweg bzw. eine möglichst lange Verweilzeit des heißen Kraftstoffs in dem ringförmigen Zwischen bereich zu ermöglichen, ist es in einer weiteren Variante der Erfindung vorgesehen, dass der Ausleitkanal und der Rücklaufkanal auf einander gegenüberliegenden Seiten des aus der Ventilplatte, der Drosselplatte und des Düsenkörpers bestehenden Verbunds angeordnet sind.
Zusätzlich kann es weiterhin vorgesehen sein, dass ein Teil der Steuermenge aus dem Steuerventilraum in den Aktorraum abströmt. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass lediglich ein Teil der Steuermenge über den ringförmigen Zwischen bereich geführt wird, während ein anderer Teil der Steuermenge unmittelbar in den Aktorraum abgeleitet wird.
Aus der eingangs erwähnten DE 10 2008 001 330 A1 ist es bekannt, das Steuerventil mit einer Dichthülse auszubilden, in der der Steuerbolzen längsverschiebbar angeordnet ist. Über den Ringspalt zwischen dem Ventilbolzen und der
Dichthülse gelangt unter Hochdruck stehender Kraftstoff in einen Leckage- bzw. Niederdruckraum bzw. eine Abiaufbohrung. Da der in den Ringspalt einströmende Kraftstoff bereits zuvor ggf. durch das Durchströmen der Drosseln erwärmt und anschließend durch das Schließen des Steuerventils erneut komprimiert wurde, kann hier durch eine nochmalige Erwärmung des bereits erhitzten Kraftstoffs eine besonders hohe Kraftstofftemperatur entstehen. Daher wird in einer weiteren Variante vorgeschlagen, dass eine zusätzliche Verbindung zwischen dem Leckage- bzw. Niederdruckraum und der Rücklaufbohrung vorgesehen ist, die mit dem Ringraum verbunden ist.
In einer Variante der letztgenannten Ausführung ist es möglich, dass die Verbindung einen Ablauf aufweist, der in einen Ausleitkanal mündet. Zusätzlich kann es vorgese- hen sein, dass der Ausleitkanal über den Ringraum und einen Rückleitkanal in eine Steigleitung mündet, die mit der Rücklaufleitung verbunden ist. Eine soweit beschriebene Ausgestaltung lässt sich konstruktiv relativ einfach und kompakt ausbilden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in:
Fig. 1 einen Teilbereich eines Kraftstoffinjektors gemäß dem Stand der Technik in einem Längsschnitt,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor, bei
der eine Steuermenge an Kraftstoff aus einem Steuerraum erfindungsgemäß über einen Ringraum geführt, als auch erneut in den Verbund der im konkreten Fall zwischen einem Haltekörper und einer Düsen- spannmutter verspannten Platten eingeleitet wird, wobei die Steuermenge über einen Rücklaufpfad aus dem Injektor ausgeleitet werden kann, in einem geknickten Längsschnitt und
Fig. 3
und
Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor, bei dem eine Leckagemenge aus einem Niederdruckraum in einem Ringraum gekühlt wird, ebenfalls in geknickten Längsschnitten.
Gleiche Bauteile bzw. Bauteile mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
In der Fig. 1 ist ein Kraftstoffinjektor 1 nach dem Stand der Technik im Längsschnitt dargestellt. Der Kraftstoffinjektor 1 weist einen Haltekörper 2, eine Ventilplatte 4, eine Drosselplatte 6 und einen Düsenkörper 8 auf, die in dieser Reihenfolge aneinander anliegen. Die Bauteile werden durch eine (Düsen-) Spannmutter 9 gegeneinander gepresst, die sich an einer Schulter des Düsenkörpers 8 abstützt und durch ein Gewinde am Haltekörper 2 gehalten wird. Zwischen der Spannmutter 9 und einem Teilbereich des Düsenkörpers 8 sowie über die gesamte Höhe der Ventilplatte 4 und der Drosselplatte 6 ist ein Ringraum 5 ausgebildet, in dessen Bereich zumindest die Ventilplatte 4 und die Drosselplatte 6 beabstandet zur Spannmutter 9 angeordnet sind. Im Düsenkörper 8 ist ein Druckraum 14 ausgebildet, in dem eine kolbenförmige Düsennadel 10 längsverschiebbar angeordnet ist. Die Düsennadel 10 weist an ihrem dem Brennraum zugewandten Ende eine Dichtfläche 11 auf, mit der sie mit einem Düsensitz 13 zusammenwirkt, der am brennraumseitigen Ende des Druckraums 14 ausgebildet ist. Vom Düsensitz 13 gehen eine oder mehrere Einspritzöffnungen 12 ab, die in Einbaulage des Kraftstoffinjektors 1 direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine münden. Die Düsennadel 10 wird in einem mittleren Abschnitt im Druckraum 14 geführt, wobei der Kraftstoff durch mehrere Anschliffe 15 zu den Ein- spritzöffnungen 12 geleitet wird.
Die Düsennadel 10 ist an ihrem vom Brennraum der Brennkraftmaschine abgewandten Ende in einer Hülse 22 geführt, wobei die Hülse 22 durch eine Schließfeder 18, die die Düsennadel 10 umgibt und sich der Hülse 22 abgewandt mittelbar an einem Absatz 16 abstützt, gegen die Drosselplatte 6 drückt. Durch die Hülse 22, die vom Brennraum abgewandten Stirnseite der Düsennadel 10 und die Drosselplatte 6 wird ein Steuerraum 20 begrenzt, der mit Kraftstoff befüllt ist, so dass durch den Druck im Steuerraum 20 eine hydraulische Kraft auf die vom Brennraum abgewandte Stirnseite der Düsennadel 10 ausgeübt wird und eine Kraft in Richtung des Düsensitzes 13 auf die Düsennadel 10 ausübt.
Im Haltekörper 2, der Ventilplatte 4 und der Drosselplatte 6 ist ein Zulaufkanal 25 ausgebildet, über den verdichteter Kraftstoff unter hohem Druck von einer Kraft- stoffhochdruckquelle in den Druckraum 14 geleitet wird. Der Zulaufkanal 25 ist mit dem Steuerraum 20 über eine in der Drosselplatte 6 verlaufende Zulaufdrossel 40 verbunden. Mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung stellt sich so bei geschlossenem Steuerventil 30 stets der gleiche Kraftstoff druck im Zulaufkanal 25 und im Steuerraum 20 ein.
Zur Steuerung des Kraftstoffdrucks im Steuerraum 20 ist das zwischen zwei Schaltstellungen schaltbares Steuerventil 30 in der Ventilplatte 4 vorgesehen, wobei das Steuerventil 30 einen Steuerventilraum 31 aufweist, der als Hohlraum in der Ventilplatte 4 ausgebildet ist. Der Steuerventilraum 31 ist über eine Ablauf- drossel 42, die in der Drosselplatte 6 ausgebildet ist, mit dem Steuerraum 20 im Düsenkörper 8 verbunden. Im Steuerventilraum 31 ist ein Steuerventilglied 34 längsverschiebbar angeordnet, wobei das Steuerventilglied 34 eine kolbenförmige Gestalt aufweist und an seinem der Drosselplatte 6 abgewandten Ende eine pilzförmige Erweiterung hat, an der eine Dichtfläche 52 ausgebildet ist, mit der das Steuerventilglied 34 mit einem Steuerventilsitz 37 zusammenwirkt, der an der Innenseite des Steuerventilraums 31 ausgebildet ist.
Das Steuerventilglied 34 ist an seinem dem Steuerventilsitz 37 abgewandten En- de in einer Hülse 36 geführt, die sich mit einem Ende an der Drosselplatte 6 abstützt, und zwischen der und dem Steuerventilglied 34 eine Feder 38 unter Druckvorspannung angeordnet ist. Durch die Kraft der Feder 38 wird einerseits das Steuerventilglied 34 gegen den Steuerventilsitz 37 gepresst, und andererseits die Hülse 36 gegen die Drosselplatte 6. Die Bewegung des Steuerventil- glieds 34 im Steuerventilraum 31 geschieht über einen in einem Kopplergehäuse
33 geführten Kolben 32, der im Haltekörper 2 angeordnet ist, und der durch einen elektrischen Aktor in seiner Längsrichtung bewegbar ist, insbesondere durch einen einzelnen nicht dargestellten Piezoaktor. Der Kolben 32 mit dem Kopplergehäuse 33 befindet sich hierbei in einem als Aktoraufnahmeraum ausgebilde- ten, stets unter Niederdruck stehenden Aktorraum 23, der stets druckentlastet ist.
Durch die Hülse 36, das Steuerventilglied 34 und die Drosselplatte 6 wird ein Leckageraum 54 begrenzt, in dem ein Niederdruck vorhanden ist, und der über einen Leckölablauf 45 druckentlastet ist. Der Leckölablauf 45 kann hierbei beispielsweise eine Verbindung mit dem Aktorraum 23 aufweisen.
Bezüglich der Funktionsweise eines derartigen, aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffinjektors 1 wird auf die DE 10 2008 001 330 A1 der Anmelderin verwiesen, die insoweit Bestandteil dieser Anmeldung sein soll.
Beim Betrieb des Kraftstoffinjektors 1 gelangt Kraftstoff beim Öffnen des Steuerventils 30 über den Steuerventilsitz 37 und durch Abströmbohrungen 35 im Kopplergehäuse 33 in den Aktorraum 23, in dem auch der Piezoaktor angeordnet ist. Infolge der Druckreduzierung des Kraftstoffes weist der Kraftstoff dabei eine relativ hohe Temperatur auf. Dabei erwärmt sich der Kraftstoff umso mehr, desto höher der Systemdruck bzw. der Betriebsdruck des Kraftstoffinjektors 1 ist, da in diesem Fall eine besonders große Druckreduzierung mit einer damit verbundenen besonders großen Temperaturerhöhung des Kraftstoffes einhergeht.
Um die Bauteilebelastung am Piezoaktor im Aktorraum 23 möglichst gering zu halten ist es bei einem in der Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor 100 vorgesehen, dass der über den Steuerventilsitz 37 in Richtung des Kopplerkörpers 33 strömende Kraftstoff zumindest teilweise, vorzugsweise jedoch vollständig über einen oder mehrere Ausleitkanäle 60 in den Ringraum 5 geführt bzw. ausgeleitet wird. Hierbei ist in der Fig. 2 lediglich ein einziger Ausleitkanal 60 dargestellt, der radial zur Längsachse der Ventilplatte 4 angeordnet ist. Der Ausleitkanal 60 befindet sich dabei in einem in Bezug auf den Kraftstoffinjektor 100 oberen Endbereich der Ventilplatte 4.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die in der Fig. 1 dargestellten Abströmbohrungen 35 entfallen. In diesem Fall wird die komplette, über den geöffneten Ventilsitz 37 abströmende Kraftstoffmenge über den Ausleitkanal 60 in den Ringraum 5 geführt.
Weiterhin erkennt man in der Fig. 2 im mittleren Bereich der Drosselplatte 6 auf der dem Ausleitkanal gegenüberliegenden Seite einen Rückleitkanal 61 , der vom Rand der Drosselplatte 6 radial nach innen ragt, und der über einen senkrecht angeordneten Rückleitkanalabschnitt 62 Verbindung mit einer umlaufenden Ringnut 63 hat, die an der der Drosselplatte 6 zugewandten Stirnseite der Ventilplatte 4 ausgebildet ist, und die vorzugsweise auf der dem Rücklaufkanalabschnitt 62 gegenüberliegenden Seite hydraulisch mit einer insbesondere in der Fig. 4 erkennbaren Steigleitung 64 Verbindung hat, die im Bereich der Ventilplatte 6 ausgebildet ist. Die Steigleitung 64 hat wiederum hydraulische Verbindung mit einer im Haltekörper 2 ausgebildeten Rücklaufbohrung 65, die mit einem nicht dargestellten Rücklaufanschluss des Kraftstoffinjektors 100 verbunden ist. Ferner erkennt man an der Fig. 2 noch, dass der Leckageraum 54 über einen Leckölablauf 45a mit dem Rücklaufkanal 61 verbunden ist.
Beim Betrieb des Kraftstoffinjektors 100 gelangt über den Steuerventilsitz 37 in Richtung des Kopplerkörpers 33 ausströmender Kraftstoff zunächst über den Ausleitkanal 60 in den Ringraum 5 und von dort über den Rücklaufkanal 61 und den Rücklaufkanalabschnitt 62 in die Ringnut 63, von wo der Kraftstoff über die Steigleitung 64 und die Rücklaufbohrung 65 aus dem Kraftstoffinjektor 100 abgeführt wird. Dadurch, dass der Kraftstoff insbesondere durch den Ringraum 5 strömt, findet eine Abkühlung bzw. Temperaturerniedrigung des Kraftstoffes statt, bevor er in den Bereich des Haltekörpers 2 gelangt. Dasselbe gilt auch für den aus dem Leckageraum 54 ausströmenden Kraftstoff, der sich insbesondere mit dem bereits im Ringraum 5 befindlichen bzw. den Ringraum 5 durchströmenden Kraftstoff mischt.
Ergänzend wird erwähnt, dass anstelle des Leckölablaufs 45a der Leckageraum 54 auch entsprechend dem Stand der Technik (vgl. Fig. 1 ) über einen Leckölab- lauf 45 verfügen kann.
In der Fig. 3 ist eine alternative Strömungsführung zum Abführen von Kraftstoff aus dem Leckageraum 54 dargestellt.
Hierbei weist die Strömungsführung entsprechend der Fig. 2 einen Leckölablauf 45a auf, der über einen in der Drosselplatte 6 radial angeordneten Ausleitkanal 71 Verbindung mit dem Ringraum 5 hat. In der Ventilplatte 4 ist in einem oberen axialen Bereich ein radial angeordneter Rückleitkanal 72 ausgebildet, der ebenfalls Verbindung mit dem Ringraum 5 hat, und der in die Steigleitung 64 mündet. Somit kann im Leckageraum 54 vorhandener, aufgrund der Druckreduzierung eine relativ hohe Temperatur aufweisender Kraftstoff über den Ausleitkanal 71 und dem Ringraum 5 in den Rückleitkanal 72 gelangen, wobei durch die Strömungsführung in dem Ringraum 5 eine Abkühlung des Kraftstoffs stattfindet. Über den Rückleitkanal 72 gelangt der Kraftstoff anschließend über die Rücklaufbohrung 65 in den Kraftstoffrücklauf der Brennkraftmaschine.
Zusätzlich wird erwähnt, dass in der Fig. 3 im Bereich des Haltekörpers 2 noch ein Flächenfreilegungsbereich 73 ausgebildet ist, der eine hydraulische Verbindung zwischen dem Aktoraum 23 und der Rücklaufbohrung 65 ausbildet.
In der Fig. 4 ist eine gegenüber der Fig. 3 modifizierte Strömungsführung für den Kraftstoff aus dem Leckageraum 54 dargestellt. Hierbei gelangt der Kraftstoff über den Leckölablauf 45a und den Ausleitkanal 71 ebenfalls in den Ringraum 5. Im Unterschied zur Fig. 3 ist in der Fig. 4 der Rückleitkanal 75, bestehend aus den Teilkanalabschnitten 76, 77 in der Drosselplatte 6 ausgebildet, der ebenso Verbindung mit dem Ringraum 5 hat, und der in der Steigleitung 64 mündet. Dabei kann es vorgesehen sein, dass der vertikale Teilkanalabschnitt 76 des Rückleitkanals 75 nicht konzentrisch zur Steigleitung 64 ist, sondern in einem gewissen Versatz hierzu angeordnet ist. Im Bereich der Ringnut 63 kann ein (nicht dargestellter) Trennsteg in dem vorzugsweise kürzerem Abstand zwischen dem vertikalen Teilkanalabschnitt 76 und der Steigleitung 64 vorhanden sein, so dass der Kraftstoff einen möglichst langen Strömungsweg bis zum Eintritt in die Steigleitung 64 hat.
Der soweit beschriebene erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor 100 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Dieser besteht darin, zum Schutz des in dem Aktorraum 23 befindlichen Piezoaktors aus dem Bereich des Steuerventils 30 abströmenden, eine relativ hohe Temperatur aufweisenden Kraftstoff zumindest teilweise, vorzugsweise jedoch vollständig über einen insbesondere zwischen der Ventilplatte 4, der Drosselplatte 6, dem Düsenkörper 8 und der Spannmutter 9 ausgebildeten Ringraum 5 zu führen, damit der Kraftstoff dort abgekühlt wird. Denkbare Modifikationen des Kraftstoffinjektors 100 können z.B. derart sein, dass lediglich der in dem Leckageraum 54 befindliche Kraftstoff über den Ringraum 5 geführt wird. Auch ist es denkbar, dass lediglich der über den Steuerventilsitz 37 abströmende Kraftstoff über den Ringraum 5 geführt ist bzw. dass ein Teil des über den Steuerventilsitz 37 abströmenden Kraftstoffes direkt in den Aktorraum 23, und von dort über den Flächenfreilegungsbereich 73 in die Rücklaufbohrung 65 gelangt. Ebenso sind beliebige Kombinationen der beschriebenen Lösungen zur Führung des aus dem Ventilsitz 37 und/oder des aus dem Leckageraum 54 abströmenden Kraftstoffs über den Ringraum 5 zum unter Niederdruck stehenden Aktorraum 23 bzw. zur Rücklaufbohrung 65 Bestandteil dieser Erfindung. Zuletzt ist es auch denkbar, die Ableitung des Kraftstoffes aus dem Ringraum 5 über eine in dem Haltekörper 2 ausgebildete Radialbohrung oder eine in einer Stirnfläche des Haltekörpers 2 ausgebildete, radial verlaufende Nut direkt in die Rücklaufbohrung 65 auszubilden.

Claims

Ansprüche
1 . Kraftstoffinjektor (100), mit einem Haltekörper (2) und einem Düsenkörper (8), der mittels einer Düsenspannmutter (9) unter Zwischenlage einer Drosselplatte (6) und einer Ventilplatte (4) axial gegen den Haltekörper (2) verspannt ist, wobei in der Ventilplatte (4) ein zwischen mindestens zwei Schaltstellungen schaltbares Steuerventil (30) in einem Steuerventilraum (31 ) angeordnet ist, das mittels eines in einem Aktorraum (23) des Haltekörpers (2) angeordneten, vorzugsweise als Piezoaktor ausgebildeten Aktors betätigbar ist, wobei der Aktorraum (23) von Kraftstoff durchströmbar ist, der über eine Verbindung (73) hydraulisch mit einer Rücklaufbohrung (65) gekoppelt ist, und wobei eine beim Schalten des Steuerventils (30) und/oder eine in den Schaltpausen des Steuerventils (30) aus dem Steuerventilraum (31 ) austretende Rücklaufmenge des Kraftstoffs über eine weitere Verbindung zumindest mittelbar in die Rücklaufbohrung (65) ableitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Verbindung einen Strömungsweg aufweist, der den Ringraum (5) zwischen der Düsenspannmutter (9) und dem Düsenkörper (8) und/oder der Ventilplatte (4) und/oder der Drosselplatte (6) umfasst.
2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die weitere Verbindung einen Ausleitkanal (60) in den Ringraum (5) und einen Rückleitkanal (61 ) aus dem Ringraum (5) umfasst, wobei der Rückleitkanal (61 ) zumindest mittelbar in der Rücklaufbohrung (65) mündet.
3. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ausleitkanal (60) und der Rückleitkanal (61 ) zumindest im Wesentlichen als radial zur Längsachse der Ventilplatte (4) angeordnete Kanäle ausgebildet sind.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ausleitkanal (60) und der Rückleitkanal (61 ) auf einander gegenüberliegenden Seiten des Verbunds, bestehend aus Ventilplatte (4), Drosselplatte (6) und Düsenkörper (8) angeordnet sind.
Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der weitere Strömungsweg eine an einer Stirnseite der Ventilplatte (4) und/oder der Drosselplatte (6) ausgebildete Ringnut (63) umfasst.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Ringnut (63) ein Trennelement, insbesondere in Form eines Trennstegs angeordnet ist.
Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Teil der Steuermenge aus dem Steuerventilraum (31) in den Aktorraum (23) abströmt.
Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Steuerventil (30) ein in einer Hülse (26) längsverschiebbar angeordnetes Steuerventilglied (34) umfasst, dass der ringförmige Bereich zwischen der Hülse (26) und dem Steuerventilglied (34) in einen Leckageraum (54) mündet, der zumindest mittelbar mit der Rücklaufbohrung (65) verbunden ist, und dass eine zusätzliche Verbindung zwischen dem Leckageraum (54) und der Rücklaufbohrung (65) vorgesehen ist, die mit dem Ringraum (5) verbunden ist.
9. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verbindung einen Ablauf (45a) aufweist, der in einen Ausleitkanal (71 ) mündet.
10. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ausleitkanal (71) über den Ringraum (5) und einen Rückleitkanal (72, 75) in eine Steigleitung (64) mündet, die mit der Rücklaufleitung (65) verbunden ist, oder dass der Ringraum (5) über einen in dem Haltekörper (2) ausgebildeten Strömungsweg mit der Rücklaufleitung (65) verbunden ist.
11. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der maximale Systemdruck im Kraftstoffinjektor (100) mehr als 2000bar beträgt.
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