EP3097302B1

EP3097302B1 - Kraftstoffinjektor

Info

Publication number: EP3097302B1
Application number: EP14819008.5A
Authority: EP
Inventors: Armin Schuelke; Walter Fuchs; Axel Bormann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2019-07-03
Anticipated expiration: 2034-12-22
Also published as: DE102014200884A1; CN105917109A; CN105917109B; EP3097302A1; WO2015106937A1

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus einem Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine nach Gattung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 hervor. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung einen Kraftstoffinjektor mit einem Magnetaktor zur direkten Betätigung einer in einer Innenbohrung eines Düsenkörpers hubbeweglich aufgenommenen Nadelkörpereinheit zum Öffnen oder Schließen zumindest einer Einspritzöffnung, wie offenbart in DE102010041013A1 , wobei der Magnetaktor eine mit einem als Tauchanker ausgebildetes Stellglied zusammenwirkende, ringförmige Magnetspule umfasst.
Es ist auf dem Gebiet der Fahrzeugtechnik bekannt, einen Magnetaktor zur Steuerung der Hubbewegung einer Düsennadel eines Kraftstoffinjektors zu verwenden, die zum Verschließen von Einspritzöffnungen gegen diese durch eine Feder vorgespannt ist. Der Magnetaktor besteht dabei im Wesentlichen aus einer Magnetspule und einem als Stellglied wirkenden Tauchanker, der durch einen sogenannten Magnetkörper radial geführt wird. Ein ringförmiger Trennkörper aus einem nicht magnetischen Werkstoff, der den Tauchanker umgibt, dient dabei zur magnetischen Trennung eines in dem Kraftstoffinjektor aufgenommenen Haltekörpers von dem genannten Magnetkörper. Der Tauchanker kann dabei im Wesentlichen aus einer Ankerplatte und einem darin eingepressten Kopplerkolben bestehen, der über ein Kopplervolumen mit der Düsennadel hydraulisch gekoppelt sein kann, so dass eine durch den Magnetaktor hervorgerufene Bewegung der Ankerplatte und damit des Kopplerkolbens das Kopplervolumen verändert und auf diese Weise die Düsennadel hydraulisch betätigt. Genauer gesagt wirkt sich die beschriebene Veränderung des Kopplervolumens auf die mit der Feder vorgespannte Düsennadel so aus, dass eine hervorgerufene Vergrößerung des Kopplervolumens einen Druckabfall in dem Kopplervolumen und damit ein Freigeben der Einspritzöffnungen durch die Düsennadel zur Folge hat. Demgegenüber werden die Einspritzöffnungen durch eine Verkleinerung des Kopplervolumens wieder verschlossen. Problematisch bei dieser Art des Aufbaus des Kraftstoffinjektors, insbesondere des Magnetaktors, kann beispielweise die zweiteilige Ausgestaltung des Tauchankers aus Ankerplatte und eingepresstem Koppelkolben sein, da sich eine derartige Verbindung zwischen Ankerplatte und Kopplerkolben, die lediglich eine kraftschlüssige Verbindung darstellt, an einer derartigen bewegungskritischen Stelle des Tauchankers durch vielmaliges Bewegen desselben wieder lösen kann.

Offenbarung der Erfindung

Um die vorhergehend genannten Probleme des bekannten Stands der Technik zu lösen wird durch die vorliegende Erfindung ein Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Genauer gesagt dient der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine und weist dazu im Wesentlichen eine Spannmutter, in der ein Haltekörper und ein Magnetkörper angeordnet sind, eine sogenannte Nadelkörpereinheit, der aus einer Ankernadel und einer Düsennadel besteht, und einen in der Spannmutter aufgenommenen Magnetaktor zur direkten Betätigung der in einer Innenbohrung der Spannmutter hubbeweglich aufgenommenen Nadelkörpereinheit auf, über dessen Hubbewegung zumindest eine Einspritzöffnung freigebbar oder verschließbar ist. Der Magnetaktor umfasst dabei eine ringförmige Magnetspule, die zwischen dem Haltekörper und dem Magnetkörper angeordnet ist, und einen als Stellglied wirkenden Tauchanker, der wiederrum eine Ankerplatte und die Ankernadel umfasst und mit der Magnetspule zusammenwirkt. Die Ankerplatte und die Ankernadel bestehen bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor aus unterschiedlichen metallenen Werkstoffen und sind durch einen Stoffschluss einstückig miteinander verbunden. Dabei sind die Ankerplatte und die Ankernadel vorzugsweise durch Schweißen miteinander verbunden, wie zum Beispiel durch Laserschweißen. Die als dem Magnetfeld ausgesetzte Komponente des Magnetaktors wirkende Ankerplatte kann aus einem weichmagnetischen Werkstoff bestehen, wie zum Beispiel FeCo oder einer Legierung davon, FeCr, oder allgemein SMC (Soft Magnetic Composites). Die zur Führung des Stellglieds des Magnetaktors dienende Ankernadel kann aus einem hochfesten metallenen Werkstoff bestehen, wie zum Beispiel dem Cr-legierten Stahl 100Cr6 oder einem Schnellarbeitsstahl HS6-5-2-X, das heißt mit beliebigem Co-Anteil. Hier kommen entsprechend vor allem Werkstoffe infrage, mit denen sich verschleißfeste Führungen realisieren lassen, die also beispielsweise hohe Oberflächenhärten aufweisen. Daher entweder hoch vergütet oder hart beschichtet, wie zum Beispiel Nickel, DLC (Diamond-like Carbon), etc.. Ein Keramikwerkstoff ist ebenfalls denkbar. Zum Erreichen der notwendigen Kräfte für das Freigeben der Einspritzöffnungen durch die Nadelkörpereinheit und für verbesserte Führungseigenschaften des Tauchankers samt Nadelkörpereinheit in dem Kraftstoffinjektor kommt folglich bei der vorliegenden Erfindung ein 2-Komponenten-Tauchanker zum Einsatz, bestehend aus einem magnetisch betätigten Abschnitt aus vorzugsweise weichmagnetischem metallenen Werkstoff und einem Führungsabschnitt aus hochfestem metallenen Werkstoff. Durch den hochfesten und damit harten Metallwerkstoff des Führungsabschnitts kann eine gute Führungsqualität in dem Kraftstoffinjektor erzielt werden, womit ein wünschenswertes präzises Freigeben und Schließen der Einspritzöffnungen durch die Düsennadel erreicht werden kann, die direkt oder indirekt mit der Ankernadel zusammenwirkt. Abgesehen von Leckage und hydraulischen Kompressibilitäten sind die Bewegungen von Ankernadel und Düsennadel vorzugsweise direkt beziehungsweise mit einer Über-/Untersetzung direkt gekoppelt.
Im Magnetkreis kann ein weichmagnetischer Metallwerkstoff zum Einsatz kommen, der vorteilhafte Eigenschaften für den zu erzeugenden Magnetkreislauf des Magnetaktors bietet. Beide Werkstoffe müssen zu einem Bauteil, dem Tauchanker, zusammengefügt werden, um ein vorteilhaftes einstückiges Stellglied des Magnetaktors zu bilden. Die nur schwierig herzustellende Verbindung dieser grundlegend verschiedenen Metallwerkstoffe erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor vorzugsweise mittels Laserschweißen. Der dadurch hergestellte Stoffschluss zwischen Ankerplatte und Ankernadel hat den Vorteil, dass gute Festigkeiten in der Fügestelle bei minimalem Platzbedarf erreicht werden können, wobei Werkstoffe miteinander verbunden werden, die prinzipiell als nicht schweißbar eingestuft sind. Eine Optimierung der Nahteigenschaften zwischen den beiden unterschiedlichen Metallwerkstoffen, also zwischen der Ankerplatte und der Ankernadel lässt sich mit diversen Parametern, wie zum Beispiel Leistung des Lasers, Dauer, Vorwärmzeit, Schweißgeschwindigkeit, etc. des Schweißvorgangs erreichen.
In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Ankernadel gegen ein Freigeben der zumindest einen Einspritzöffnung durch die Düsennadel mittels eines Federelements vorgespannt, das mit einer Federteller gegen den Magnetkörper gesichert ist, wobei der Federteller vorzugsweise auf die Ankernadel aufgepresst ist. Der Federteller besteht dabei weiter vorzugsweise aus einem duktilen, fließfähigen Werkstoff mit hoher Bruchdehnung, wie zum Beispiel Edelstahl mit der Werkstoff-Nummer 1.4301. Durch die damit erreichte kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Federteller und der Ankernadel können verschiedene Einstellungen des Kraftstoffinjektors verbessert vorgenommen werden. Beispielsweise kann mittels einer Aufpressvorrichtung der Aufpressweg des Federtellers auf die Ankernadel vorgegeben und damit die gewünschte Vorspannkraft der Feder eingestellt werden. Durch die Wahl eines duktilen Werkstoffs mit hoher Bruchdehnung können ferner großzügige Passungen und entsprechende Übermaße gewählt werden, da entsprechende plastische Verformungen möglich sind.
Erfindungsgemäß ist eine Kraftstoffzulaufbohrung mit einer zentralen Ausnehmung in dem Haltekörper vorgesehen, wobei ein als Innenpol des Magnetaktors wirkendes Einsatzbauteil mit einer Kraftstoffbohrung in der Ausnehmung eingesetzt und mit dem Haltekörper durch einen Formschluss verbunden ist. Auf diese Weise kann eine verbesserte Verbindung zwischen Innenpol und Haltekörper erzielt werden. Der Formschluss zwischen Einsatzbauteil und Ausnehmung in dem Haltekörper wird dabei durch eine plastische Verformung eines dem Boden der Ausnehmung zugewandten Abschnitts des Einsatzbauteils hervorgerufen, also durch eine plastische Verformung des Stirnseitenabschnitts des Einsatzbauteils, das bei einem Einsetzen des Einsatzbauteils in den Haltekörper zuerst in die Ausnehmung eintritt und auf den Boden der Ausnehmung trifft. Um die plastische Verformung des Einsatzbauteils an deren dem Haltekörper zugewandten Stirnseite zu erzielen ist vorzugsweise eine Schneidengeometrie, auch als Schneidenstruktur oder einfach als Schneide bezeichnet, am Boden der Ausnehmung in dem Haltekörper vorgesehen, durch die der dem Boden der Ausnehmung zugewandter Abschnitt des Einsatzbauteils beim Einsetzen desselben in die Ausnehmung mittels eines Zerspanvorgangs plastisch verformt wird. Die Schneidengeometrie liegt bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise in Form einer vom Boden der Ausnehmung axial hervorstehenden ringförmigen Schneide vor, also in Form eines sogenannten Schneidrings, der einstückig mit dem Haltekörper beziehungsweise mit dem Boden der Ausnehmung ausgebildet ist. Die Schneidengeometrie besteht dabei vorzugsweise aus einem härteren Werkstoff als das Einsatzbauteil. Durch den beschriebenen Zerspanvorgang wird ein formschlüssiger Prozess beim Innenpol des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors erzielt. Der Innenpol wird also beim Einbau in den Haltekörper gegen den Schneidring und weiter in den umgebenden Haltekörper gepresst, wobei durch das Weiterpressen in Richtung des Ausnehmungsbodens Material vom Einsatzbauteil abgeschält und radial nach außen geschoben wird. Vorzugsweise wird als Werkstoff des Einsatzbauteils ein duktiler, fließfähiger metallener Werkstoff eingesetzt, ähnlich dem Werkstoff des Federtellers der ferner gute magnetische Eigenschaften haben soll. Erfindungsgemäß ist der Innendurchmesser der Ausnehmung an deren Boden größer als der Innendurchmesser der restlichen Ausnehmung, wodurch eine radial nach außen gehende ringförmige Aussparung, auch als Nut bezeichnet, am Boden der Ausnehmung entsteht. Durch den Einpressvorgang und den dazugehörigen Schneid- beziehungsweise Zerspanvorgang wird das vom Einsatzbauteil abgespante Material radial nach außen in die Nut gedrückt, bis diese zumindest teilweise oder fast vollständig mit dem plastisch verformten Abschnitt des Einsatzbauteils gefüllt ist. Damit ergibt sich die gewünschte formschlüssige Verbindung zwischen Einsatzbauteil und Haltekörper, die für einen stabilen Sitz des Innenpols im Haltekörper sorgt, auch bei einer Aufweitung des Haltekörpers infolge einer Innendruckbelastung durch den mit Hochdruck durch den Kraftstoffinjektor geführten Kraftstoff. Die Auspresskräfte des Innenpols, also die zum Herauslösen des Innenpols aus dem Haltekörper nötigen Kräfte liegen damit deutlich über den Werten einer reinen Presspassung zwischen Haltekörper und Innenpol.
Die vorhergehend genannte Kraftstoffzulaufbohrung stellt bei dem Haltekörper eine zentrale Zulaufbohrung dar, die den Haltekörper durchsetzt und zum Zulauf von Kraftstoff dient. Die zentrale Anordnung der Zulaufbohrung hat den Vorteil, dass der Haltekörper gleichmäßig von Hochdruck beaufschlagt wird und die Zulaufbohrung über den Umfang von einer einheitlichen Wandstärke des Haltekörpers begrenzt wird, wobei sich die Zulaufbohrung in dem Einsatzbauteil fortsetzt, das ebenfalls eine zentrale Zulaufbohrung aufweist, vorzugsweise mit sich in Kraftstoffströmungsrichtung verengenden Innendurchmesser. Gegenüber einer dezentralen Anordnung der Zulaufbohrung wird dadurch die Robustheit des Haltekörpers gesteigert. Um den Zulauf von Kraftstoff zu gewährleisten ist die zentral angeordnete Zulaufbohrung vorzugsweise mittelbar über wenigstens eine weitere Bohrung mit einem weiteren Körper in dem Kraftstoffinjektor verbindbar, dem sogenannten Düsenkörper, der am einspritzenden Ende des Kraftstoffinjektors in der Spannmutter in Anlage an den Magnetkörper angeordnet ist und in dem die zumindest einen Einspritzöffnung vorgesehen ist. Die wenigstens eine weitere Bohrung kann hierzu im Stellglied, im Magnetkörper und/oder in einem weiteren Körper ausgebildet sein, welcher zwischen dem Magnetkörper und dem Düsenkörper angeordnet ist. Bei dem weiteren Körper handelt es sich vorzugsweise um ein plattenförmiges Bauteil, das eine Hochdruckbohrung des Düsenkörpers in axialer Richtung begrenzt.
Weiter vorzugsweise sind bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor die Bauteile der Nadelkörpereinheit, also die Ankernadel und die Düsennadel zwei separate Bauteile, die in Anlage zueinander angeordnet sind und mittels der Federn etc. miteinander zusammenwirken. Dadurch wird eine direkte Ansteuerung zum Öffnen und Schließen der Einspritzöffnungen mittels einer Bewegung des Stellglieds des Magnetaktors erreicht. Die Ankernadel löst sich beim Öffnen von der Düsennadel.
Ferner kann bei dem Kraftstoffinjektor gemäß der Erfindung ein ringförmiges Trennbauteil zwischen dem Haltekörper und dem Magnetkörper radial innerhalb der Magnetspule angeordnet sein, das eine magnetische Trennung zwischen Innenpol und Magnetkörper bewirkt. Im Betrieb des Kraftstoffinjektors dient diese magnetische Trennung dazu, dass der Magnetfluss durch den Tauchanker in den Innenpol verläuft, wobei Streuflüsse vermieden werden. Der Anker ist dabei innerhalb des ringförmigen Trennbauteils angeordnet. Der Magnetkörper kann darüber hinaus eine zentrale Bohrung aufweisen, in der der Tauchanker hubbeweglich aufgenommen ist. Über den Magnetkörper erfährt der Tauchanker somit eine zusätzliche radiale Führung. Indem der ringförmige Trennkörper konzentrisch zur zentralen Bohrung des Magnetkörpers angeordnet ist und eine Bohrung gleichen Durchmessers besitzt, setzt sich die zentrale Bohrung des Magnetkörpers in der des Trennkörpers fort. In diesem Fall kann der ringförmige Trennkörper ebenfalls der radialen Führung des als Tauchanker ausgebildeten Stellgliedes dienen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors können die Spannmutter und der Haltekörper mittels einer Schraubenverbindung miteinander verbunden sein, wobei vorzugsweise die Spannmutter ein Innengewinde und der Haltekörper ein entsprechendes Außengewinde zum Ausbilden der Schraubenverbindung aufweisen. Durch diese Schraubverbindung können die in der Spannmutter angeordneten Bauteile des Kraftstoffinjektors gegeneinander verspannt werden. Der Haltekörper fixiert dabei die Magnetspule sowie den Trennkörper zwischen sich und dem Magnetkörper, und fixiert weiterhin den Düsenkörper über den Magnetkörper mit der Innenseite der Spannmutter, also an dem Ende der Spannmutter, an dem der Düsenkörper aus der Spannmutter hervorsteht, so dass die Einspritzöffnungen nach außen hin freiliegen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Injektorkonzept erfüllt mit seiner neuen Tauchankerlösung zur Realisierung der notwendigen Ankerhübe den Bedarf nach einem zeitgemäßen Konzept für direktgesteuerte Dieselinjektoren mit Magnetaktorik. Aufgrund der bei der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommenden speziellen Fügeverfahren kann den bauraumbedingten beengten Verhältnissen unter hoher Ausnutzung vorteilhafter Werkstoffeigenschaften Rechnung getragen werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die einzige Figur der vorliegenden Erfindung zeigt eine Schnittdarstellung eines Teils eines Kraftstoffinjektors gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung

Der in der Figur dargestellte Kraftstoffinjektor gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Spannmutter 1 mit einer Innenbohrung 11, in der ein Haltekörper 2 eingesetzt ist und mit der Spanmutter 1 durch eine Schraubverbindung verbunden ist, wobei die Schraubverbindung durch ein Innengewinde 12 am Innenumfang der Innenbohrung 11 und ein Außengewinde 23 am Außenumfang des Haltekörpers 2 hergestellt ist. Ferner ist in der Spannmutter 1 ein Magnetkörper 3 sowie eine Nadelkörpereinheit 4 angeordnet. Die Nadelkörpereinheit 4 ist in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel durch eine Ankernadel 41 und eine Düsennadel 42 ausgebildet, die bei nicht aktiviertem Magnetkreis miteinander in Anlagekontakt stehen und zusammenwirken, und ist in der Spannmutter 1 hubbeweglich geführt. Die Hubbewegung der Nadelkörpereinheit 4 dient der Freigabe oder dem Verschließen von (nicht gezeigten) Einspritzöffnungen, die in einem Düsenkörper 9 ausgebildet sind. Zum Freigeben der Einspritzöffnungen muss die Düsennadel 42 der Nadelkörpereinheit 4 aus einem (nicht gezeigten) Ventilsitz gehoben werden. In einem Führungsbereich der Düsennadel 42 wird die Verbindung über außenumfangseitige Anschliffe 421 sichergestellt, die Strömungskanäle ausbilden.
Zur Betätigung der Düsennadel 42 ist ein Magnetaktor 5 vorgesehen, der eine ringförmige Magnetspule 51 umfasst, die mit einem als Stellglied wirkenden Tauchanker 52 zusammenwirkt, welcher aus einer Ankerplatte 53 und der Ankernadel 41 aufgebaut ist. Die Ankerplatte 53, die aus einem weichmagnetischen Werkstoff besteht, ist an einer Nahtstelle 521 mit der aus einem hochfesten Werkstoff hergestellten Ankernadel 41 laserverschweißt. Der Tauchanker 52 ist in einer zentralen Bohrung 31 des Magnetkörpers 3 hubbeweglich aufgenommen. Der Magnetkörper 3 besitzt eine ringförmige Stirnfläche 32, an welcher die Magnetspule 51 abgestützt ist, wobei die ringförmige Stirnfläche 32 des Magnetkörpers 3 radial nach außen abgestuft ausgeführt ist. Der Magnetkörper 3 bildet auf diese Weise zusammen mit dem Innenumfang der Innenbohrung 11 der Spannmutter 1 eine ringförmige Nut aus, in der die Magnetspule 51 teilweise aufgenommen ist. Die Magnetspule 51 liegt ferner an dem Haltekörper 2 an, der zum bündigen Einlassen der Magnetspule 51 einen durchmesserreduzierten Außenumfangsabschnitt 24 besitzt. Zur Vermeidung von magnetischen Streuflüssen ist zwischen dem Haltekörper 2 und dem Magnetkörper 3 ein ringförmiger Trennkörper 55 aus einem nichtmagnetischen Werkstoff angeordnet, welcher an einem in die Magnetspule 51 eingreifenden ringförmigen Ansatz 33 des Magnetkörpers 3 anliegt. Der ringförmige Trennkörper 55 ist demnach vom Innenumfang der Magnetspule 51 umgeben. Eine weitere Abstützung ergibt sich über den Haltekörper 2, der einen vorstehenden Ansatz 25 mit reduziertem Außendurchmesser besitzt. Mit diesem Ansatz 25 greift der Haltekörper 2 in den ringförmigen Trennkörper 55 ein, wobei zwischen dem Haltekörper 2 und dem Tauchanker 52 ein Arbeitsluftspalt ausgebildet wird.
Ferner weist der Haltekörper 2 eine Ausnehmung 22 auf, in der ein aus duktilem Metall bestehendes Einsatzbauteil 54 eingesetzt ist, das einen Innenpol des Magnetaktors 5 ausbildet. Das Einsatzbauteil 54 wird beim Einsetzen in die Ausnehmung 22 an einem dem Haltekörper 2 zugewandten stirnseitigen Abschnitt 542 durch eine in Form eines Schneidring vorliegende Schneide 222 plastisch verformt, der am Boden 221 der Ausnehmung 22 vorgesehen ist., wobei diese den dem Boden 221 der Ausnehmung 22 zugewandten Abschnitt 542 des Einsatzbauteils 54 beim Einsetzen desselben in die Ausnehmung 22 durch einen Zerspanvorgang plastisch verformt. Das Einsatzbauteil 54 wird also beim Einbau in den Haltekörper 2 gegen die Schneide 222 im umgebenden Haltekörper 2 gepresst, wobei durch das Weiterpressen in Richtung der Schneide 222 Material vom Einsatzbauteil 54 abgeschält wird. Ein Innendurchmesser der Ausnehmung 22 an deren Boden 221 ist in der bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Injektors größer als der Innendurchmesser der restlichen Ausnehmung 22, wodurch eine radial nach außen gehende Nut 223 am Boden 221 der Ausnehmung 22 entsteht. Durch den Einpressvorgang des Einsatzbauteils 54 in den Haltekörper 2 und den dazugehörigen Zerspanvorgang wird das zerspante Material des Abschnitts 542 des Einsatzbauteils 54 in die Nut 223 gedrückt, bis diese zumindest teilweise oder fast vollständig mit dem plastisch verformten Abschnitt 542 des Einsatzbauteils 54 gefüllt ist. Damit ergibt sich eine formschlüssige Verbindung zwischen Einsatzbauteil 54 und Haltekörper 2, die für einen stabilen Sitz des Innenpols 54 im Haltekörper 2 sorgt. Das Einsatzbauteil 54 ist in der Figur in einem Zustand vor dem Zerspanen gezeigt, also im noch unverformten Zustand, in dem noch kein Zerspanmaterial in der Nut 223 vorhanden ist. In dem Einsatzbauteil 54 ist zudem eine durchgehende, sich verengende Bohrung 541 vorgesehen, die die Kraftstoffzulaufbohrung 21 mit dem Arbeitsspalt zwischen Haltekörper 2 und Magnetkörper 3 und damit mit der Bohrung 531 in der Ankerplatte 53 verbindet.
Der Haltekörper 2 ist von einer zentralen Kraftstoffzulaufbohrung 21 durchsetzt, die dem Zulauf von Kraftstoff dient und über weitere Bohrungen 531 und 31 mit einer Hochdruckbohrung 91 des Düsenkörpers 9 verbunden ist. Die weitere Bohrung 531 ist in der Ankerplatte 53 angeordnet und schräg verlaufend ausgeführt, d.h. von der Mitte nach radial außen. Sie mündet seitlich in die zentrale Bohrung 31 des Magnetkörpers 3. Dieser weist einen innenumfangseitige Anschliff 34 auf, der die zentrale Bohrung 21 mit einer Magnetkörperaussparung 35 des Magnetkörpers 3 verbindet, welche düsennadelseitig von einem plattenförmigen Körper 36 begrenzt wird. Alternativ dazu können entsprechende Anschliffe auf der Ankernadel 41 vorgesehen sein. In diesem Körper 36 ist eine Aussparung 361 vorgesehen, welche die Magnetkörperaussparung 35 mit der Hochdruckbohrung 91 des Düsenkörpers 9 verbindet.
Um eine direkte Betätigung der Düsennadel 42 über den Magnetaktor 5 zu ermöglichen ist ferner eine Feder 362 vorgesehen, die über den plattenförmigen Körper 36 gegen den Magnetkörper 3 verspannt ist, so dass der Körper 36 konstant gegen den Düsenkörper 9 gedrückt gehalten wird. Die Ankernadel 41 ist in dem plattenförmigen Körper 36 hubbeweglich gehalten. Wenn die Magnetspule 51 bestromt wird, wird die Ankerplatte 53 zusammen mit der Ankernadel 41 in Richtung der Magnetspule 51 angehoben und überwindet die Federkraft einer Feder 6, wodurch die Einspritzöffnungen geöffnet werden. Zur Beendigung des Einspritzvorgangs wird die Bestromung der Magnetspule 51 beendet, wobei die Federkraft der Feder 6, welche einerseits am Magnetkörper 3 und andererseits an einem Federteller 7 abgestützt ist, eine Rückstellung des Tauchankers 52 bewirkt. Der Federteller 7 besteht dabei aus einem duktilen Metall und ist auf die Ankernadel 41 aufgepresst.
Die Bestromung der Magnetspule 51 wird über wenigstens eine (nicht gezeigte) elektrische Leitung erzielt, die durch den Haltekörper 2 hindurchgeführt ist und in einem elektrischen Anschluss endet, über den der Kraftstoffinjektor mit einer (nicht dargestellten) Stromquelle verbindbar ist. Der dargestellte Kraftstoffinjektor zeichnet sich durch eine hohe Robustheit und eine präzise magnetische Performance aus.

Claims

Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einer Spannmutter (1), in der ein Haltekörper (2) und ein Magnetkörper (3) angeordnet sind, einer Nadelkörpereinheit (4), die aus einer Ankernadel (41) und einer Düsennadel (42) besteht, und einem in der Spannmutter (1) aufgenommenen Magnetaktor (5) zur direkten Betätigung der in einer Innenbohrung (11) der Spannmutter (1) hubbeweglich aufgenommenen Nadelkörpereinheit (4), über dessen Hubbewegung zumindest eine Einspritzöffnung freigebbar oder verschließbar ist, wobei der Magnetaktor (5) eine ringförmige Magnetspule (51), die zwischen dem Haltekörper (2) und dem Magnetkörper (3) angeordnet ist, und einen als Stellglied wirkenden Tauchanker (52) aufweist, und der Tauchanker (52) eine Ankerplatte (53) und die Ankernadel (41) aufweist und mit der Magnetspule (51) zusammenwirkt, wobei die Ankerplatte (53) und die Ankernadel (41) aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen und durch einen Stoffschluss einstückig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraftstoffzulaufbohrung (21) mit einer zentralen Ausnehmung (22) in dem Haltekörper (2) vorgesehen ist und ein als Innenpol des Magnetaktors wirkendes Einsatzbauteil (54) mit einer Bohrung (541) in der Ausnehmung (22) eingesetzt und mit dem Haltekörper (2) durch einen Formschluss verbunden ist, der durch eine plastische Verformung eines dem Boden (221) der Ausnehmung (22) zugewandten Abschnitts (542) des Einsatzbauteils (54) entsteht, wobei der Innendurchmesser der Ausnehmung (22) an deren Boden (221) größer als der Innendurchmesser der restlichen Ausnehmung (22) ist und dadurch eine radial nach außen gehende ringförmige Nut (223) am Boden der Ausnehmung (22) entsteht, die zumindest teilweise mit dem plastisch verformter Abschnitt (542) des Einsatzbauteils (54) gefüllt ist.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, wobei die Ankerplatte (53) und die Ankernadel (41) durch Schweißen miteinander verbunden sind, vorzugsweise durch Laserschweißen.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ankerplatte (53) aus einem weichmagnetischen Werkstoff und die Ankernadel (41) aus einem hochfesten Werkstoff bestehen.
Kraftstoffinjektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ankernadel (41) gegen ein Freigeben der zumindest einen Einspritzöffnung durch die Düsennadel (42) mittels einer Feder (6) vorgespannt ist, die mit einem Federteller (7) gegen den Magnetkörper (3) gesichert ist, wobei der Federteller (7) vorzugsweise auf die Ankernadel (41) aufgepresst ist.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 4, wobei der Federteller (7) aus einem duktilen Werkstoff mit hoher Bruchdehnung besteht.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, wobei eine Schneide (222) am Boden (221) der Ausnehmung (22) vorgesehen ist, durch die der dem Boden (221) der Ausnehmung (22) zugewandte Abschnitt (542) des Einsatzbauteils (54) beim Einsetzen desselben in die Ausnehmung (22) plastisch verformt wird, wobei die Schneide (222) vorzugsweise in Form einer vom Boden (221) der Ausnehmung (22) hervorstehenden ringförmigen Schneide (222) vorliegt.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 6, wobei die Schneide (222) aus einem härteren Werkstoff als das Einsatzbauteil (54) besteht.
Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei das Einsatzbauteil (54) vorzugsweise aus einem duktilen metallenen Werkstoff besteht.
Kraftstoffinjektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ankernadel (41) und die Düsennadel (42) miteinander wirkverbunden sind.
Kraftstoffinjektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein ringförmiger Trennkörper (55) zwischen dem Haltekörper (2) und dem Magnetkörper (3) radial innerhalb der Magnetspule (51) angeordnet ist.
Kraftstoffinjektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Spannmutter (1) und der Haltekörper (2) mittels einer Schraubenverbindung miteinander verbunden sind, wobei die Spannmutter (1) vorzugsweise ein Innengewinde (12) und der Haltekörper (2) ein entsprechendes Außengewinde (23) zum Ausbilden der Schraubverbindung aufweisen.