WO2005050003A1 - Injektor zur einspritzung von kraftstoff in brennräume von brennkraftmaschinen, insbesondere piezoaktorgesteuerter common-rail-injektor - Google Patents

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Friedrich Boecking
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    • F02M2547/001—Control chambers formed by movable sleeves

Definitions

  • the invention relates to an injector according to the preamble of patent claim 1.
  • a CR injector of the aforementioned type has become known from DE 199 36 668 A1.
  • a similar injector is also shown in DE ... (R.302723).
  • a CR injector, in which the booster piston is actuated by a piezo actuator, is shown in DE 195 19 191 C2.
  • injectors require a comparatively high design effort on the sealing surfaces, especially in the high pressure area.
  • the object of the invention is to reduce the effort on the sealing surfaces.
  • Drawing shows - in partial representation - an embodiment of a CR injector, in vertical longitudinal section.
  • a sleeve-shaped translator housing 11 is arranged with a stepped central axial bore 12, in which a piezo actuator 13 and a translator piston 14 are axially displaceably received.
  • a translator space 15 is formed between the piezo actuator 13 and the translator piston 14.
  • the piezo actuator 13 (which is connected to an electrical power supply in the usual and therefore not shown) is pretensioned in the arrow direction 17 by a biasing spring 16 which surrounds the translator housing 11 and is designed as a tubular spring, that is to say counter to the direction of action of the piezo actuator 13.
  • valve plate 18 In the axial extension of the translator housing 11, a valve plate, generally numbered 18, is formed, which receives a control valve 20 in a stepped axial bore 19.
  • the valve plate 18 forms a one-piece component together with the booster housing 11, so that - on a plane designated by 21 - there is no need for a seal (with respect to the booster housing 11).
  • the translator housing 11 and the valve plate 18 are received in a continuous, central axial bore 23 at 22 of a cylindrical holding body 24.
  • the cylindrical holding body 24 is in turn fitted into the injector body 10.
  • valve plate 18 has a release 26 on the underside.
  • the resulting reduced sealing surface diameter is designated by d.
  • a prestressing element 27 which surrounds the booster housing 11 and is designed as a tubular spring, is provided, which pressurizes the valve plate 18 at 28 and is supported on the rear side on the shoulder 22 of the axial bore 23 of the holding body 24.
  • a high-pressure channel 29 is incorporated into the holding body 24 and is in hydraulic connection via a high-pressure connection (not shown) with a high-pressure fuel reservoir (also not shown) (so-called common rail).
  • High-pressure channel 29 opens out on the lower end face of the holding body 24 and is hydraulically connected there to a bore 30 machined into the throttle disk 25.
  • a nozzle body 31 with a central longitudinal recess 32 adjoins - in a sealing manner - the throttle disc 25, which narrows at its lower end (not shown in the drawing) to form a nozzle outlet.
  • a nozzle needle, numbered 33 overall, is arranged in an axially movable manner in the longitudinal recess 32.
  • a lower, tapered end of the nozzle needle 33 can be conical and interacts with the lower end of the longitudinal recess 32 forming a valve seat (not shown).
  • the fuel under high pressure passes through the bore 30 - via an annular space 34 - into the longitudinal recess 32 of the nozzle body 31 and thus to the nozzle outlet.
  • the nozzle needle 33 is surrounded at its upper end by a sleeve part 35 - leaving an annular gap 36 free - which is supported with its cutting-shaped upper end 37 on the underside of the throttle disk 25.
  • a snap ring 39 inserted into an annular groove 38 of the nozzle needle 33 carries a retaining disk 40.
  • a prestressed seat is located between the sleeve part 35 and the retaining disk 40
  • Helical compression spring 41 which exerts a force on the nozzle needle 33 in the direction of arrow 42, ie in the direction of the closed position of the nozzle needle 33.
  • the drawing also makes it clear that fuel under high pressure from the annular space 34 on the one hand - via a bore 43 - into a valve space 44 of the control valve 20, and on the other hand - via the annular gap 36 - into a control space 45.
  • the control chamber 45 reaches its maximum volume in the closed position of the nozzle needle 33, the end of which closes the nozzle outlet (not shown). In the closed position, the nozzle needle 33 is held on the one hand by the liquid pressure prevailing in the control chamber 45 and on the other hand by the compression spring 41.
  • a further bore 46 is machined, which on the one hand - via the bore 30 and the annular space 34 - with the high-pressure duct 29 and on the other hand - via a throttle bore 47 - with the control valve 20 in a hydraulic manner
  • the throttle bore 47 acts as an inlet and outlet throttle.
  • a space 48 is formed between the booster piston 14 and the control valve 20. In this area, a transverse bore 49 is machined into the translator housing 11, which serves to return the leak.

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Abstract

Ein Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen, insbesondere piezoaktorgesteuerter Common-Rail-Injektor, besitzt in einem Injektorkörper (10) angeordnete Steuermittel (17), vornehmlich einen Piezoaktor (13), die über mindestens einen Übersetzerkolben (14) ein in einer Ventilplatte (18) aufgenommenes Steuerventil (20) betätigen. Ferner sind vorgesehen: ein Düsenkörper (31), an dessen brennraumseitigem (freien) Ende ein Düsenaustritt ausgebildet ist, eine Düsennadel )33), die in einer Längsausnehmung (32) des Düsenkörpers (31) axial beweglich bzw. betätigbar angeordnet ist, eine das rückwärtige (vom Düsenaustritt abgewandte) Ende der Längsausnehmung (32) abschließende, zwischen Düsenkörper (31) und Steuerventil (20) angeordnete Drosselscheibe (25), die einen Offnungsanschlag für die Düsennadel (33) bildet, hierbei mit der rückseitigen (vom Düsenaustritt abgewandten) Stirnfläche der Düsennadel (33) zusammenwirkt und damit den Offnungshub der Düsennadel (33) begrenzt, und ein zwischen der rückwärtigen Düsennadel-Stirnfläche und der Drosseischeibe (25) ausgebildeter Steuerraum (45), der mit einem der Kraftstoffzuführung dienenden Druckanschluss (29) in hydraulischer Verbindung steht. Eine wesentliche Besonderheit besteht darin, dass im Injektorkörper (10) ein zylindrischer Haltekörper (24) angeordnet ist, der den (die) Obersetzerkolben (14) und die das Steuerventil (20) enthaltende Ventilplatte (18) aufnimmt.

Description

INJEKTOR ZUR EINSPRITZUNG VON KRAFTSTOFF IN BRENNRÄUME VON BRENNKRAFTMASCHINEN, INSBESONDERE PIEZOAKTORGESTEUERTER COMMON-RAIL-INJEKTOR
Stand der Technik
Die Erfindung bezieht sich auf einen Injektor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein CR-Injektor der vorbezeichneten Art ist durch die DE 199 36 668 A1 bekannt geworden. Einen ähnlichen Injektor zeigt auch die DE ... (R.302723). Ein CR- Injektor, bei dem der Übersetzerkolben durch einen Piezoaktor betätigt wird, geht aus der DE 195 19 191 C2 hervor.
Generell erfordern derartige Injektoren einen vergleichsweise hohen konstruktiven Aufwand an den Dichtflächen, insbesondere im Hochdruckbereich.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufwand an den Dichtflächen zu reduzieren.
Vorteile der Erfindung
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Injektor der eingangs bezeichneten Gattung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Grundgedankens der Erfindung können den Patentansprüchen 2 - 10 entnommen werden. Durch die Erfindung wird eine Integration der Ventilplatte in den den Übersetzerkolben aufnehmenden Haltekörper bewirkt. Dies bedeutet vorteilhafterweise einen Wegfall einer kompletten Dichtebene. Das gesamte System wird dadurch wesentlich vereinfacht und erlaubt eine kostengünstigere Herstellung des Injektors.
Zeichnung
Zur näheren Veranschaulichung der Erfindung dient ein Ausführungsbeispiel, das in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden detailliert beschrieben ist. Die
Zeichnung zeigt - in Teildarstellung - eine Ausführungsform eines CR-Injektors, im vertikalen Längsschnitt.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Es bezeichnet 10 einen Injektorkörper eines - insbesondere zum Einsatz in Dieselmotoren vorgesehenen - CR-Injektors. In dem Injektorkörper 10 ist ein hülsenförmiges Übersetzergehäuse 11 mit einer abgesetzten zentrischen Axialbohrung 12 angeordnet, in der ein Piezoaktor 13 und ein Übersetzerkolben 14 axial verschieblich aufgenommen sind. Zwischen dem Piezoaktor 13 und dem Übersetzerkolben 14 ist ein Übersetzerraum 15 ausgebildet. Der Piezoaktor 13 (der in üblicher und daher nicht gezeigter Weise an eine elektrische Stromversorgung angeschlossen ist) wird durch eine das Übersetzergehäuse 11 umschließende, als Rohrfeder ausgebildete Vorspannfeder 16 in Pfeilrichtung 17, also entgegen der Wirkungsrichtung des Piezoaktors 13, vorgespannt.
In axialer Verlängerung des Übersetzergehäuses 11 ist eine insgesamt mit 18 bezifferte Ventilplatte ausgebildet, die in einer abgesetzten Axialbohrung 19 ein Steuerventil 20 aufnimmt. Eine wesentliche Besonderheit besteht darin, dass die Ventilplatte 18 zusammen mit dem Übersetzergehäuse 11 ein einstückiges Bauteil bildet, so dass - auf einer mit 21 bezeichneten Ebene - die Notwendigkeit einer Abdichtung (gegenüber dem Übersetzergehäuse 11) entfällt. Übersetzergehäuse 11 und Ventilplatte 18 sind in einer durchgehenden, bei 22 abgesetzten zentrischen Axialbohrung 23 eines zylindrischen Haltekörpers 24 aufgenommen. Der zylindrische Haltekörper 24 wiederum ist in den Injektorkörper 10 eingepasst.
Unterhalb von Haltekörper 24 und Ventilplatte 18 und dichtend mit diesen Bauteilen verbunden ist ein scheibenförmiges Abschlussteil 25 - im Folgenden mit
„Drosselscheibe" bezeichnet - angeordnet. Um die Dichtfläche der Ventilplatte 18 gegenüber der angrenzenden Drosselscheibe 25 zu verkleinern und dadurch die erforderlichen Abdichtkräfte entsprechend zu reduzieren, besitzt die Ventilplatte 18 an ihrer Unterseite eine Freisetzung 26. Der hierdurch entstehende reduzierte Dichtflächendurchmesser ist mit d bezeichnet. Um den für eine wirksame
Abdichtung der Bauteile 18 und 25 gegeneinander erforderlichen Anpressdruck zu erzeugen, ist ein das Übersetzergehäuse 11 umschließendes, als Rohrfeder ausgebildetes Vorspannelement 27 vorgesehen, welches die Ventilplatte 18 bei 28 druckbeaufschlagt und sich rückseitig am Absatz 22 der Axialbohrung 23 des Haltekörpers 24 abstützt.
Wie des Weiteren aus der Zeichnung hervorgeht, ist in den Haltekörper 24 ein Hochdruckkanal 29 eingearbeitet, der - über einen (nicht gezeigten) Hochdruckanschluss - mit einem (ebenfalls nicht dargestellten) Kraftstoff- Hochdruckspeicher (sog. Common-Rail) in hydraulischer Verbindung steht. Der
Hochdruckkanal 29 mündet an der unteren Stirnfläche des Haltekörpers 24 aus und ist dort mit einer in die Drosselscheibe 25 eingearbeiteten Bohrung 30 hydraulisch verbunden.
An die Drosselscheibe 25 schließt sich - dichtend - ein Düsenkörper 31 mit einer zentrischen Langsausnehmung 32 an, die sich an ihrem unteren (in der Zeichnung nicht gezeigten) Ende zu einem Düsenaustritt verengt. In der Langsausnehmung 32 ist eine insgesamt mit 33 bezifferte Düsennadel axial beweglich angeordnet. Ein unteres, verjüngtes Ende der Düsennadel 33 kann konisch ausgebildet sein und wirkt mit dem einen Ventilsitz bildenden unteren Ende der Langsausnehmung 32 zusammen (nicht dargestellt).
Durch die Bohrung 30 gelangt der unter Hochdruck stehende Kraftstoff - über einen Ringraum 34 - in die Langsausnehmung 32 des Düsenkörpers 31 und damit zum Düsenaustritt.
Wie weiterhin aus der Zeichnung hervorgeht, ist die Düsennadel 33 an ihrem oberen Ende von einem Hülsenteil 35 - unter Freilassung eines Ringspalts 36 - umgeben, das sich mit seinem schneidenförmig ausgebildeten oberen Ende 37 an der Unterseite der Drosselscheibe 25 abstützt. Ein in eine Ringnut 38 der Düsennadel 33 eingesetzter Sprengring 39 trägt eine Haltescheibe 40. Zwischen dem Hülsenteil 35 und der Haltescheibe 40 sitzt eine vorgespannte
Schraubendruckfeder 41 , die auf die Düsennadel 33 eine Kraft in Pfeilrichtung 42, also in Richtung Schließstellung der Düsennadel 33, ausübt.
Die Zeichnung macht des Weiteren deutlich, dass aus dem Ringraum 34 unter Hochdruck stehender Kraftstoff einerseits - über eine Bohrung 43 - in einen Ventilraum 44 des Steuerventils 20, andererseits - über den Ringspalt 36 - in einen Steuerraum 45 gelangt. Der Steuerraum 45 erreicht sein maximales Volumen bei der Schließstellung der Düsennadel 33, wobei diese mit ihrem Ende den Düsenaustritt verschließt (nicht gezeigt). In der Schließstellung wird die Düsennadel 33 zum einen durch den im Steuerraum 45 herrschenden Flüssigkeitsdruck und zum anderen durch die Druckfeder 41 gehalten.
In die Drosselscheibe 25 ist eine weitere Bohrung 46 eingearbeitet, die einerseits - über Bohrung 30 und Ringraum 34 - mit dem Hochdruckkanal 29 und andererseits - über eine Drosselbohrung 47 - mit dem Steuerventil 20 in hydraulischer
Wirkverbindung steht. Die Drosselbohrung 47 fungiert als Zu- und Ablaufdrossel. Zwischen Übersetzerkolben 14 und Steuerventil 20 ist ein Raum 48 ausgebildet. In diesem Bereich ist eine Querbohrung 49 in das Ubersetzergehäuse 11 eingearbeitet, die der Leckagerückführung dient.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen, insbesondere piezoaktorgesteuerter Common-Rail-Injektor, mit in einem Injektorkörper (10) angeordneten Steuermitteln (17), vornehmlich einem Piezoaktor (13), die über mindestens einen Übersetzerkolben (14) ein in einer Ventilplatte (18) aufgenommenes Steuerventil (20) betätigen, mit einem Düsenkörper (31), an dessen brennraumseitigem (freien) Ende ein Düsenaustritt ausgebildet ist, mit einer Düsennadel (33), die in einer Langsausnehmung (32) des Düsenkörpers (31) axial beweglich bzw. betätigbar angeordnet ist, mit einer das rückwärtige (vom Düsenaustritt abgewandte) Ende der Langsausnehmung (32) abschließenden, zwischen Düsenkörper (31) und Steuerventil (20) angeordneten Drosselscheibe (25), die einen Öffnungsanschlag für die Düsennadel (33) bildet, hierbei mit der rückseitigen (vom Düsenaustritt abgewandten) Stirnfläche der Düsennadel (33) zusammenwirkt und damit den Öffnungshub der Düsennadel (33) begrenzt, und mit einem zwischen der rückwärtigen Düsennadel-Stirnfläche und der Drosselscheibe (25) ausgebildeten Steuerraum (45), der mit einem der Kraftstoffzuführung dienenden Druckanschluss (29) in hydraulischer Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass im Injektorkörper (10) ein zylindrischer Haltekörper (24) angeordnet ist, der den (die) Übersetzerkolben (14) und die das Steuerventil (20) enthaltende Ventilplatte (18) aufnimmt.
2. Injektor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (18) in eine zentrische Axialbohrung (23) des Haltekörpers (24) eingepasst ist.
3. Injektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Axialbohrung (23) des Haltekörpers (24), oberhalb der Ventilplatte (18), ein Ubersetzergehäuse (11) angeordnet ist, das in einer zentrischen Axialbohrung (12) den (die) Übersetzerkolben (14) und einen Piezoaktor (13) aufnimmt.
4. Injektor nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (24) mit seiner düsenkörperseitigen (unteren) Stirnfläche an einer angrenzenden (oberen) Stirnfläche der Drosselscheibe (25) plan und dichtend anliegt.
5. Injektor nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (18) durch ein Vorspannelement (27) gegen die obere Stirnfläche der Drosselscheibe (25) dichtend verspannt ist.
6. Injektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich das die Ventilplatte (18) gegen die Drosselscheibe (25) drückende Vorspannelement (27) rückseitig an einem Absatz (22) der Axialbohrung (23) des Haltekörpers (24), und damit am Haltekörper (24), abstützt.
7. Injektor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (18) an ihrer drosselscheibenseitigen (unteren) Stirnfläche eine Freisetzung (26) aufweist, die zur Verkleinerung der Dichtfläche der Ventilplatte (18) gegenüber der Drosselscheibe (25) dient.
8. Injektor nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorspannelement eine Rohrfeder (27) dient, die in der Axialbohrung (23) des Haltekörpers (24), hierbei das Ubersetzergehäuse (11) auf einem Teil seiner Länge umschließend, angeordnet ist.
9. Injektor nach Anspruch 5, 6 oder 7, mit einem im Injektorkörper (10) durch eine Feder (16) vorgespannten Piezoaktor (13), dadurch gekennzeichnet, dass als Vorspannelement für die Ventilplatte (18) zugleich die Vorspannfeder (16) des Piezoaktors (13) dient.
10. Injektor nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Ubersetzergehäuse (11) und Ventilplatte (18) ein einstückiges Bauteil bilden.
PCT/DE2004/002028 2003-11-14 2004-09-09 Injektor zur einspritzung von kraftstoff in brennräume von brennkraftmaschinen, insbesondere piezoaktorgesteuerter common-rail-injektor WO2005050003A1 (de)

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