DE10031698A1

DE10031698A1 - Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10031698A1
Application number: DE2000131698
Authority: DE
Inventors: Michael Willmann
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2002-01-17
Also published as: WO2002001063A1

Abstract

Es wird ein Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von unter hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine beschrieben, der ein Injektorgehäuse (101), eine am vorderen Ende des Injektorgehäuses (101) angeordnete Einspritzdüse (180), eine in dem Injektorgehäuse (101) längsverschieblich gelagerte Düsennadel (103) und einen nahe der Einspritzdüse (180) angeordneten Düsenvorraum (108) umfasst. An dem Injektorgehäuse (101) ist von der Einspritzdüse (180) entfernt ein Druckanschluss (129) zur Zuführung des unter hohem Druck vorgehaltenen Kraftstoffs von außen zu dem Kraftstoffinjektor (100) vorgesehen und in dem Injektorgehäuse (101) sind mindestens ein von dem Druckanschluss (129) zu dem Düsenvorraum (108) führender Hochdruckkanal (107) vorgesehen. Mit der Düsennadel (103) ist ein Steuerraum (109) gekoppelt, der von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagbar und mittels eines Steuerventils (110) im Sinne eines Öffnens der Düsennadel (103) druckentlastbar ist. Mit dem Steuerventil (110) ist ein Solenoid (126) funktionsmäßig gekoppelt. DOLLAR A Erfindungsgemäß sind der Steuerraum (109), das Steuerventil (110) und das Solenoid (126) nahe dem rückwärtigen Ende der Düsennadel (103) im Bereich zwischen Düsenvorraum (108) und Druckanschluss (129) angeordnet, wobei das Solenoid (126) innerhalb des von den Hochdruckkanälen (107) eingenommenen Bereichs des Injektorgehäuses (101) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von unter hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzt ist.

Ein solcher bekannter Kraftstoffinjektor umfasst ein Injektorgehäuse, eine am vorderen Ende des Injektorgehäuses angeordnete Einspritzdüse zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine und eine Düsennadel, die in dem Injektorgehäuse längsverschieblich gelagert ist und zusammen mit einem am vorderen Ende des Injektorgehäuses ausgebildeten Ventilsitz ein Einspritzventil zum Öffnen und Schließen eines Ventilöffnungsquerschnitts bildet. Weiterhin verfügt der Kraftstoffinjektor über einen nahe der Einspritzdüse angeordneten Düsenvorraum, einen an dem Injektorgehäuse von der Einspritzdüse entfernt vorgesehenen Druckanschluss zur Zuführung des unter hohem Druck vorgehaltenen Kraftstoffs von außen zu dem Kraftstoffinjektor und mindestens einen in dem Injektorgehäuse von dem Druckanschluss zu dem Düsenvorraum verlaufenden Hochdruckkanal zur Zuführung des unter Druck stehenden Kraftstoffs zu dem Düsenvorraum. Mit der Düsennadel ist ein von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagter Steuerraum gekoppelt, der mittels eines Steuerventils im Sinne eines Öffnens der Düsennadel druckentlastbar ist. Mit diesem Steuerventil ist ein Solenoid funktionsmäßig gekoppelt, durch welches das Steuerventil zur Druckbeaufschlagung bzw. Druckentlastung des Steuerraums geöffnet und geschlossen wird.

Auf dem Gebiet von Kraftstoffeinspritzsystemen, bei denen der einzuspritzende Kraftstoff in einem ölelastischen Speicher unter hohem Druck vorgehalten wird, (Common-Rail- Einspritzsysteme) gehen Bestrebungen dahin, das Betriebsverhalten des Injektors und damit der Brennkraftmaschine selbst durch eine bessere Steuerbarkeit und ein schnelleres und feineres Ansprechverhalten der Kraftstoffinjektoren zunehmend zu verbessern.

Die Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen Kraftstoffinjektor mit einem verbesserten Ansprechverhalten zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch einen Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor ist zum Einspritzen von unter hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine vorgesehen. Der Kraftstoffinjektor umfasst ein Injektorgehäuse, eine am vorderen Ende des Injektorgehäuses angeordnete Einspritzdüse zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine, sowie eine Düsennadel, die in dem Injektorgehäuse längsverschieblich gelagert ist und zusammen mit einem im vorderen Ende des Injektorgehäuses ausgebildeten Ventilsitz ein Einspritzventil zum Öffnen und Schließen eines Ventilöffnungsquerschnitts bildet. Nahe der Einspritzdüse ist ein Düsenvorraum angeordnet und an dem Injektorgehäuse ist von der Einspritzdüse entfernt ein Druckanschluss zur Zuführung des unter hohem Druck vorgehaltenen Kraftstoffs von außen zu dem Kraftstoffinjektor vorgesehen. In dem Injektorgehäuse verläuft von dem Druckanschluss zu dem Düsenvorraum mindestens ein Hochdruckkanal zur Zuführung des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs zu dem Düsenvorraum. Mit der Düsennadel ist ein Steuerraum gekoppelt, der von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagt und mittels eines Steuerventils im Sinne eines Öffnens der Düsennadel druckentlastbar ist. Mit dem Steuerventil ist ein Solenoid funktionsmäßig gekoppelt, durch welches das Steuerventil zur Druckbeaufschlagung bzw. Druckentlastung des Steuerraums geöffnet und geschlossen wird. Erfindungsgemäß sind der Steuerraum, das Steuerventil und das Solenoid nahe dem rückwärtigen Ende der Düsennadel im Bereich zwischen Düsenvorraum und Druckanschluss angeordnet, wobei das Solenoid im Injektorgehäuse im Erstreckungsbereich des mindestens einen Hochdruckkanals angeordnet ist.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors ist seine direkte und sichere Steuerbarkeit.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors ist es vorgesehen, dass mehrere von dem Druckanschluss zu dem Düsenvorraum verlaufende Hochdruckkanäle über einen Umfangsbereich des Injektorgehäuses verteilt angeordnet sind, wobei das Solenoid zentral innerhalb des von den Hochdruckkanälen eingenommenen Bereichs des Injektorgehäuses angeordnet ist. Der Vorteil hiervon ist es, dass das Solenoid platzsparend innerhalb des von den Hochdruckkanälen eingenommenen Bereichs angeordnet werden kann.

Eine vorteilhafte Weiterbildung hiervon sieht es vor, dass zwei einander diametral gegenüberliegende, nahe dem Umfang des Injektorgehäuses verlaufende Hochdruckkanäle vorgesehen sind, und dass das Solenoid in einem zentralen ausgesparten Bereich zwischen den Hochdruckleitungen angeordnet ist. Hierdurch kann für das Solenoid ein größerer Platzbereich zur Verfügung gestellt werden.

Gemäß eine vorteilhaften Weiterbildung der letztgenannten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Hochdruckkanäle von jeweils einander gegenüberliegenden massiven Bereichen des Injektorgehäuses eingeschlossen sind, die in der geschnittenen Draufsicht eine im wesentlichen kreissegmentförmige Konfiguration aufweisen und den das Solenoid beherbergenden ausgesparten Bereich dazwischen freilassen. Der Vorteil hiervon ist es, dass die Hochdruckkanäle in besonders druckfester Weise ausgeführt werden können und dennoch ein großer Platzbereich für das Solenoid zur Verfügung steht.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor sieht es vor, dass der das Solenoid beherbergende ausgesparte Bereich des Injektorgehäuses in Richtung quer zum Abstand zwischen den Hochdruckkanälen eine größere Ausdehnung hat als in Richtung zwischen den Hochdruckkanälen. Auch diese Ausführungsform ist in Bezug auf ein möglichst großes Platzangebot für das Solenoid vorteilhaft.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der beiden vorgenannten Ausführungsformen sieht es vor, dass die die Hochdruckkanäle einschließenden massiven Bereiche durch einander parallel gegenüberliegende Wandungen gegen den dazwischenliegenden, das Solenoid beherbergenden ausgesparten Bereich begrenzt sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors sehen es vor, dass das Solenoid einen mit einer Erregungswicklung versehenen Kern und einen mit dem Steuerventil gekoppelten Anker umfasst, wobei der Kern des Solenoids im Injektorgehäuse im Erstreckungsbereich der Hochdruckkanäle angeordnet ist.

Vorzugsweise werden die letztgenannten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors so ausgebildet, dass der Kern des Solenoids so ausgebildet ist, dass er in der Draufsicht eine möglichst große Fläche innerhalb des von den Hochdruckkanälen eingenommenen Bereichs des Injektorgehäuses einnimmt.

Vorzugsweise ist das Solenoid des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors so ausgebildet, dass der Kern des Solenoids in Richtung quer zum Abstand zwischen den Hochdruckkanälen eine größere Ausdehnung hat als in Richtung zwischen den Hochdruckkanälen.

Eine bevorzugte Weiterbildung der letztgenannten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors sieht es vor, dass der Kern des Solenoids einen von der Erregungswicklung umgebenen zentralen Teil und mindestens zwei einander bezüglich des zentralen Teils gegenüberliegende distale Teile aufweist, wobei der zentrale Teil und die distalen Teilen des Kerns über mindestens ein Joch miteinander gekoppelt sind. Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass das Solenoid wenig Bauraum erfordert, so dass die Hochdruckkanäle des Kraftstoffinjektors ausreichend dickwandig ausgeführt werden können und das Solenoid dennoch ein ausreichendes Volumen zur Erzeugung der von ihm abgegebenen Magnetkraft und eine genügend große Fläche zur Kraftübertragung zwischen Kern und Anker des Solenoids zur Verfügung stellt.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der letztgenannten Ausführungsform sieht es vor, dass der Kern des Solenoids einen von der Erregungswicklung umgebenen zentralen Teil und zwei einander bezüglich des zentralen Teils in Richtung quer zum Abstand zwischen den Hochdruckkanälen gegenüberliegende distale Teile aufweist, wobei das mindestens eine den zentralen Teil und die distalen Teile miteinander koppelnde Joch an der Oberseite des Kerns angeordnet ist und der Anker des Solenoids an der Unterseite des Kerns angeordnet ist. Hierbei kann das Solenoid bei kleinem Platzbedarf eine besonders große Kraft erzeugen.

Die letztgenannte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors wird besonders vorteilhafterweise dadurch weitergebildet, dass der Kern des Solenoids in der Querschnittsansicht die Form eines liegenden, nach unten offenen "E" aufweist, wobei dessen mittlerer Teil den von der Erregungswicklung umgebenen zentralen Teil bildet und dessen äußere Teile die distalen Teile des Kerns bilden.

Die bisher genannten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors werden gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung dadurch weitergebildet, dass der Steuerraum an der Rückseite der Düsennadel angeordnet ist, wobei der den Steuerraum beaufschlagende, unter hohem Druck stehende Kraftstoff im Sinne eines Schließens der Düsennadel auf die Rückseite derselben einwirkt. Der besondere Vorteil dieser Ausführungsformen ist ein sehr schnelles, direktes Ansprechverhalten des Kraftstoffinjektors und ein sicherer, zuverlässiger Betrieb desselben.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Steuerventil an den Steuerraum anschließend an der Rückseite der Düsennadel angeordnet ist und über einen kurzen Steuerkanal mit dem Steuerraum gekoppelt ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der beiden letztgenannten Ausführungsformen sieht es vor, dass der Steuerraum durch einen auf die Rückseite der Düsennadel einwirkenden ringförmigen Raum gebildet ist.

Vorzugsweise ist es bei der letztgenannten Ausführungsform vorgesehen, dass der das Steuerventil mit dem ringförmigen Steuerraum verbindende Steuerkanal sich in mindestens zwei über den Umfang des ringförmigen Raums verteilt in den Steuerraum eintretende Teilkanäle verzweigt.

Weiterhin von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der der Anker des Solenoids den Schließkörper des Steuerventils beinhaltet. Hierdurch wird ein besonders schnelles Ansprechverhalten des Kraftstoffinjektors und eine sichere Betriebsweise desselben gewährleistetet.

Eine weitere sehr vorteilhafte Weiterbildung der bisher genannten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung sieht es vor, dass die Düsennadel einen in Längsrichtung derselben verlaufenden Hohlraum aufweist, der einen Federraum bildet, in welchem eine die Düsennadel in Schließrichtung beaufschlagende Rückstellfeder angeordnet ist, die sich an einem Ende gegen ein an der Düsennadel ausgebildetes erstes Widerlager und am anderen Ende gegen ein zweites Widerlager abstützt.

Diese Ausführungsform ist vorzugsweise dadurch weitergebildet, dass der Federraum im Düsennadelschaft angeordnet ist.

Vorzugsweise ist es bei der letztgenannten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors vorgesehen, dass der Düsennadelschaft über einen großen Teil oder im wesentlichen sein ganze Länge in einer in dem Injektorgehäuse ausgebildeten Führungsbohrung geführt ist.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors sehen es vor, dass das erste Widerlager gegen welches sich die Rückstellfeder abstützt, an dem der Düsennadelspitze zugewandten Ende des Federraums angeordnet ist, und dass das zweite Widerlager, gegen das sich die Rückstellfeder abstützt, an dem Injektorgehäuse vorgesehen oder mit diesem gekoppelt ist.

Bei der letztgenannten Ausführungsform ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der den Federraum bildende Hohlraum durch eine in Längsrichtung der Düsennadel verlaufende Bohrung gebildet ist, in welcher an dem der Düsennadelspitze abgewandten Ende ein Federkolben bezüglich dem Injektorgehäuse ortsfest und in der den Federraum bildenden Bohrung der Düsennadel längsverschieblich gelagert ist, wobei das zweite Widerlager der Rückstellfeder an dem Federkolben vorgesehen ist.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der den Steuerraum bildende ringförmige Raum den Federkolben umgebend ausgebildet ist.

Weiterhin von Vorteil ist es, dass Druckausgleichsbohrungen vorgesehen sind, welche eine Strömungsverbindung des Inneren des Federraums mit der Umgebung der Düsennadel herstellen.

Bei der letztgenannten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors ist es insbesondere von Vorteil, dass die Druckausgleichsbohrungen das der Düsennadelspitze zugewandte Ende des Federraums mit dem Düsenvorraum verbinden.

Schließlich ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Rückstellfeder eine Spiralfeder ist.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen etwas schematisierten Längsschnitt durch einen Kraftstoffinjektor gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2a) und b) vergrößerte Ausschnitte in der seitlichen Schnittansicht bzw. in der geschnittenen Draufsicht, welche das Solenoid des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels zeigen; und

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung in einer geschnittenen Seitenansicht, die vergrößert den Steuerraum des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt.

Fig. 1 zeigt in etwas schematisierter seitlicher Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors zum Einspritzen von unter hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, wie er Bestandteil eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einem ölelastischen Speicher (Common-Rail- Einspritzsystem) ist. Das Bezugszeichen 100 bedeutet insgesamt den Kraftstoffinjektor, bei dem in einem Injektorgehäuse 101 eine Düsennadel 103 mit einem Düsennadelschaft 104 in einer in dem Injektorgehäuse 101 ausgebildeten Führungsbohrung 102 längsverschieblich gelagert ist. Die Düsennadel 103 hat an ihrem vorderen Ende eine Düsennadelspitze 105, die zusammen mit einem im vorderen Ende des Injektorgehäuses 101 ausgebildeten Ventilsitz 106 ein Einspritzventil 160 bildet. Die Düsennadelspitze 105 und der Ventilsitz 106 wirken im Sinne eines Öffnens und Schließens eines Ventilöffnungsquerschnitts zusammen, welcher zwischen der Düsennadelspitze 105 und dem Ventilsitz 106 vorgesehen ist. Eine am vorderen Ende des Injektorgehäuses 101 angeordnete Einspritzdüse 180 dient zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine, welcher von dem Einspritzventil 160 bei Öffnung des Ventilöffnungsquerschnitts freigegeben wird. Ein an dem Injektorgehäuse 101 von der Einspritzdüse 180 entfernt vorgesehener Druckanschluss 129 ist zur Zuführung des unter hohem Druck vorgehaltenen Kraftstoffs von außen zu dem Kraftstoffinjektor 100 vorgesehen. Der Kraftstoff wird in einem ölelastischen Speicher (Common Rail) unter hohem Druck vorgehalten, zu welchem der Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorrat mittels einer Hochdruckpumpe gefördert wird (nicht gezeigt). Nahe der Einspritzdüse 180 ist im vorderen Bereich der Düsennadel 103 ein Düsenvorraum 108 vorgesehen, welchem der unter Druck stehende einzuspritzende Kraftstoff über zwei in Längsrichtung des Injektorgehäuses 101 verlaufende Hochdruckkanäle 107 von dem Druckanschluss 129 unter Zwischenschaltung eines Kraftstoffzulaufkanals 141 zugeführt wird. An der Rückseite des Düsennadelschaftes 104 ist ein Steuerraum 109 vorgesehen, der über einen Drosselkanal 114 mit einem der Hochdruckkanäle 107 verbunden und von dem in dem Hochdruckkanal 107 unter hohem Druck anstehenden Kraftstoff druckbeaufschlagbar ist. Der Steuerraum 109 ist mittels eines Steuerventils 110, das einen Ventilkörper 112 und einen Schließkörper 113 umfasst, im Sinne eines Öffnens der Düsennadel 103 druckentlastbar. Mit dem Steuerventil 110 ist ein Solenoid 126 funktionsmäßig gekoppelt, durch welches das Steuerventil 110 zur Druckbeaufschlagung bzw. Druckentlastung des Steuerraums 109 geöffnet und geschlossen wird.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind der Steuerraum 109, das Steuerventil 110 und das Solenoid 126 nahe dem rückwärtigen Ende der Düsennadel 103 im Bereich zwischen dem Düsenvorraum 108 und dem Druckanschluss 129 angeordnet. Das Solenoid 126 ist innerhalb des von den Hochdruckkanälen 107 eingenommenen Bereichs des Injektorgehäuses 101 angeordnet. Da die Hochdruckkanäle 107 aufgrund des hohen anstehenden Drucks des darin vorgehaltenen Kraftstoffs von massiven Wandungen begrenzt sein müssen, welche durch das Injektorgehäuse selbst gebildet sind, steht nur ein geringer Raum zur Verfügung, in welchem das Solenoid 126 untergebracht werden kann.

Wie aus der in Fig. 2b) gezeigten quer geschnittenen Draufsicht ersichtlich ist, sind die beiden Hochdruckkanäle 107 in dem Injektorgehäuse 101 gegenüberliegend nahe am Umfang desselben vorgesehen, das Solenoid 126 ist in einem zentralen ausgesparten Bereich 107c zwischen den Hochdruckkanälen 107 angeordnet, welche jeweils von einander gegenüberliegenden massiven Bereichen 107a, b des Injektorgehäuses 101 eingeschlossen sind, die in der Draufsicht eine im wesentlichen kreissegmentförmige Konfiguration aufweisen. Der zwischen den die Hochdruckkanäle 107 einschließenden massiven Bereichen 107a, b ausgesparte, das Solenoid 126 beherbergende Bereich 107c ist durch einander parallel gegenüberliegende Wandungen 107d, e der massiven Bereiche 107a, b begrenzt und hat in Richtung quer zum Abstand zwischen den Hochdruckkanälen 107 eine größere Ausdehnung als in Richtung parallel zum Abstand zwischen den Hochdruckkanälen 107.

Wie die Fig. 2a) und b) zeigen, umfasst das Solenoid 126 einen Kern 126a, der mit einer Erregungswicklung 126b versehen ist, und einen Anker 126c, welcher zur Kopplung des Solenoids 126 mit dem Steuerventil 110 dient und durch den Ventilkörper 112 des Steuerventils 110 selbst gebildet ist. Der mit der Erregungswicklung 126b versehene Kern 126a des Solenoids 126 ist innerhalb des ausgesparten Bereichs 107c zwischen den Wandungen 107d, e der die Hochdruckkanäle 107 einschließenden massiven Bereiche 107a, b untergebracht.

Wie aus der Draufsicht von Fig. 2b) ersichtlich ist, hat der Kern 126a des Solenoids 126 in Richtung quer zum Abstand zwischen den Hochdruckkanälen 107 eine größere Ausdehnung als in Richtung parallel zum Abstand zwischen den Hochdruckkanälen 107, so dass das Solenoid 126 bei geringem Platzbedarf zwischen den Hochdruckkanälen 107 dennoch eine große Fläche aufweist.

Wie die seitliche Schnittansicht der Fig. 2a) zeigt, umfasst der Kern 126a des Solenoids einen von der Erregungswicklung 126b umgebenen zentralen Teil 126a1 und zwei einander bezüglich dieses zentralen Teils 126a1 gegenüberliegende distale Teile 126a2, 126a3, wobei der zentrale Teil 126a1 und die distalen Teile 126a2, 126a3 über ein an der Oberseite des Kerns 126a befindliches Joch 126a4 miteinander gekoppelt sind. Der Anker 126c des Solenoids 126, der durch den Schließkörper 113 des Steuerventils 110 gebildet ist, befindet sich an der Unterseite des Kerns 126a. Somit hat der Kern 126a des Solenoids 126 in der Schnittansicht die Form eines liegenden, nach unten offenen "E", dessen mittlerer Teil den von der Erregungswicklung 126b umgebenen zentralen Teil 126a1 bildet und dessen äußere Teile die distalen Teile 126a2, 126a3 des Kerns 126a bilden.

Wiederum bezugnehmend auf Fig. 1 ist ersichtlich, dass die Düsennadel 103 des Kraftstoffinjektors 100 einen in Längsrichtung derselben verlaufenden Hohlraum aufweist, der einen Federraum 115 bildet, in welchem eine die Düsennadel 103 in Schließrichtung beaufschlagende Rückstellfeder 116 angeordnet ist. Der die Rückstellfeder 116 aufnehmende Federraum 115 ist im Düsennadelschaft 104 der Düsennadel 103 angeordnet. Wie aus der Figur ersichtlich ist, ist der Düsennadelschaft 104 der Düsennadel 103 im wesentlichen über seine ganze Länge in der in dem Injektorgehäuse 101 ausgebildeten Führungsbohrung 102 geführt. Die Rückstellfeder 116 stützt sich an einem ersten Ende, nämlich an dem dem vorderen Ende des Injektorgehäuses 101, d. h. der Einspritzdüse 180 zugewandten Ende gegen ein erstes Widerlager 120 ab, welches an dem der Düsennadelspitze 105 zugewandten Ende des Federraums 115 angeordnet ist. Am anderen Ende stützt sich die Rückstellfeder 116 gegen ein zweites Widerlager 121 ab, das mit dem Injektorgehäuse 101 gekoppelt ist. Hierzu ist in dem die Rückstellfeder 116 aufnehmenden Federraum 115, welcher als eine in Längsrichtung der Düsennadel 103 in dem Düsennadelschaft 104 verlaufende Bohrung ausgebildet ist, an dessen der Düsennadelspitze 105 abgewandten Ende ein Federkolben 134 gelagert, der bezüglich dem Injektorgehäuse 101 ortsfest und in der Federraumbohrung 115 längsverschieblich gelagert ist. An diesem Federkolben 134 ist das zweite Widerlager 121 der Rückstellfeder 116 vorgesehen.

An dem der Düsennadelspitze 105 zugewandten Ende das Federraums 115 sind Druckausgleichsbohrungen 133 vorgesehen, die eine Strömungsverbindung des Inneren des Federraums 115 mit dem die Düsennadel 103 umgebenden Düsenvorraum 108 herstellen. Die in dem Federraum 115 angeordnete Rückstellfeder 116 ist eine Spiralfeder. Wie in Fig. 1 und insbesondere in der einen entsprechenden Ausschnitt in vergrößerter Darstellung zeigenden Fig. 3 zu sehen ist, ist der Steuerraum 109 unmittelbar an der Rückseite der Düsennadel 103 bzw. des Düsennadelschafts 104 angeordnet, wobei der den Steuerraum 109 beaufschlagende, unter hohem Druck stehende Kraftstoff im Sinne eines Schließens der Düsennadel 103 auf die Rückseite des den Federraum 115 umgebenden Bereichs des Düsennadelschafts 104 einwirkt, nämlich in dem den Federkolben 134 umgebenden ringförmigen Raum.

Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, ist das Steuerventil 110 an den Steuerraum 109 anschließend an der Rückseite der Düsennadel 103 angeordnet, wobei der Schließkörper 113 des Steuerventils 110, wie bereits oben unter Bezugnahme auf Fig. 2a) erläutert wurde, in seiner Funktion als Anker des Solenoids 126 unmittelbar mit diesem gekoppelt ist.

Wie die vergrößerte Teildarstellung in Fig. 3 zeigt, ist das Steuerventil 110 über einen kurzen Steuerkanal 140 mit dem Steuerraum 109 gekoppelt, wobei der Steuerkanal 114 sich in zwei über den Umfang des den Steuerraum 109 bildenden ringförmigen Raums verteilt eintretende Teilkanäle 114a, b verzweigt.

Bezugszeichenliste

100

Kraftstoffinjektor

101

Injektorgehäuse

102

Führungsbohrung

103

Düsennadel

104

Düsennadelschaft

105

Düsennadelspitze

106

Ventilsitz

107

Hochdruckkanal
107a, b massive Bereiche

107

c ausgesparter Bereich
107d, e Wandungen

108

Düsenvorraum

109

Steuerraum

110

Steuerventil

112

Ventilkörper des Steuerventils

113

Schließkörper des Steuerventils

114

Drosselkanal

115

Federraum

116

Rückstellfeder

120

erstes Widerlager

121

zweites Widerlager

126

Solenoid

126

a Kern

126

b Erregungswicklung

126

c Anker

126

a1 zentraler Teil

126

a2 distaler Teil

126

a3 distaler Teil

126

a4 Joch

129

Druckanschluss

132

Leckagekanal

133

Druckausgleichsbohrung

134

Federkolben

140

Steuerkanal

141

Kraftstoffzulaufkanal

160

Einspritzventil

180

Einspritzdüse

Claims

1. Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von unter hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem Injektorgehäuse (101), einer am vorderen Ende des Injektorgehäuses (101) angeordneten Einspritzdüse (180) zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine, einer Düsennadel (103), die in dem Injektorgehäuse (101) längsverschieblich gelagert ist und zusammen mit einem im vorderen Ende des Injektorgehäuses (101) ausgebildeten Ventilsitz (106) ein Einspritzventil (160) zum Öffnen und Schließen eines Ventilöffnungsquerschnitts bildet, einem nahe der Einspritzdüse (180) angeordneten Düsenvorraum (108), einem an dem Injektorgehäuse (101) von der Einspritzdüse (180) entfernt vorgesehenen Druckanschluss (129) zur Zuführung des unter hohem Druck vorgehaltenen Kraftstoffs von außen zu dem Kraftstoffinjektor (100), mindestens einem in dem Injektorgehäuse (101) von dem Druckanschluss (129) zu dem Düsenvorraum (108) verlaufenden Hochdruckkanal (107) zur Zuführung des unter Druck stehenden Kraftstoffs zu dem Düsenvorraum (108), einem mit der Düsennadel (103) gekoppelten, von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagten Steuerraum (109), der mittels eines Steuerventils (110) im Sinne eines Öffnens der Düsennadel (103) druckentlastbar ist, und einem mit dem Steuerventil (110) funktionsmäßig gekoppelten Solenoid (126), durch welches das Steuerventil (110) zur Druckbeaufschlagung bzw. Druckentlastung des Steuerraums (109) geöffnet und geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (109), das Steuerventil (110) und das Solenoid (126) nahe dem rückwärtigen Ende der Düsennadel (103) im Bereich zwischen Düsenvorraum (108) und Druckanschluss (129) angeordnet sind, wobei das Solenoid (126) im Injektorgehäuse (101) innerhalb des Erstreckungsbereichs des mindestens einen Hochdruckkanals (107) angeordnet ist.

2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere von dem Druckanschluss (129) zu dem Düsenvorraum (108) verlaufende Hochdruckkanäle (107) über einen Umfangsbereich des Injektorgehäuses (101) verteilt angeordnet sind, wobei das Solenoid (126) zentral innerhalb des von den Hochdruckkanälen (107) eingenommenen Bereichs des Injektorgehäuses (101) angeordnet ist.

3. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei einander diametral gegenüberliegende, nahe dem Umfang des Injektorgehäuses (101) verlaufende Hochdruckkanäle (107) vorgesehen sind, und dass das Solenoid (126) in einem zentralen ausgesparten Bereich (107c) zwischen den Hochdruckkanälen (107) angeordnet ist.

4. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckkanäle (107) von jeweils einander gegenüberliegenden massiven Bereichen (107a, 107b) des Injektorgehäuses (101) eingeschlossen sind, die in der geschnittenen Draufsicht eine im wesentlichen kreissegmentförmige Konfiguration aufweisen und den das Solenoid (126) beherbergenden ausgesparten Bereich (107c) dazwischen freilassen.

5. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der das Solenoid (126) beherbergende ausgesparte Bereich (107c) des Injektorgehäuses (101) in Richtung quer zum Abstand zwischen den Hochdruckkanälen (107) eine größere Ausdehnung hat als in Richtung zwischen den Hochdruckkanälen (107).

6. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die Hochdruckkanäle (107) einschließenden massiven Bereiche (107a, b) durch einander parallel gegenüberliegende Wandungen (107d, e) gegen den dazwischenliegenden, das Solenoid (126) beherbergenden ausgesparten Bereich (107c) begrenzt sind.

7. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis b, dadurch gekennzeichnet, dass das Solenoid (126) einen mit einer Erregungswicklung (126b) versehenen Kern (126a) und einen mit dem Steuerventil (110) gekoppelten Anker (126c) umfasst, wobei der Kern (126a) des Solenoids (126) im Injektorgehäuse (101) innerhalb des Erstreckungsbereichs der Hochdruckkanäle (107) angeordnet ist.

8. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (126a) des Solenoids (126) so ausgebildet ist, dass er in der Draufsicht eine möglichst große Fläche innerhalb des von den Hochdruckkanälen (107) eingenommenen Bereichs des Injektorgehäuses (101) einnimmt.

9. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 7 oder 8 in Verbindung mit Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (126a) des Solenoids (126) in Richtung quer zum Abstand zwischen den Hochdruckkanälen (107) eine größere Ausdehnung hat als in Richtung zwischen den Hochdruckkanälen (107).

10. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (126a) des Solenoids (126) einen von der Erregungswicklung (126b) umgebenen zentralen Teil (126a1) und mindestens zwei einander bezüglich des zentralen Teils (126a1) gegenüberliegende distale Teile (126a2, 126a3) aufweist, wobei der zentrale Teil (126a1) und die distalen Teile (126a2, 126a3) des Kerns (126a) über mindestens ein Joch (126a4) miteinander gekoppelt sind.

11. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (126a) des Solenoids (126) einen von der Erregungswicklung (126b) umgebenen zentralen Teil (126a1) und zwei einander bezüglich des zentralen Teils (126a1) in Richtung quer zum Abstand zwischen den Hochdruckkanälen (107) gegenüberliegende distale Teile (126a2, 126a3) aufweist, wobei das mindestens eine den zentralen Teil (126a1) und die distalen Teile (126a2, 126a3) miteinander koppelnde Joch (126a4) an der Oberseite des Kerns (126a) angeordnet ist und der Anker (126c) des Solenoids (126) an der Unterseite des Kerns (126a) angeordnet ist.

12. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (126a) des Solenoids (126) in der Querschnittsansicht die Form eines liegenden, nach unten offenen "E" aufweist, wobei dessen mittlerer Teil den von der Erregungswicklung (126b) umgebenen zentralen Teil (126a1) bildet und dessen äußere Teile die distalen Teile (126a2, 126a3) des Kerns (126a) bilden.

13. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (109) an der Rückseite der Düsennadel (103) angeordnet ist, wobei der den Steuerraum (109) beaufschlagende, unter hohem Druck stehende Kraftstoff im Sinne eines Schließens der Düsennadel (103) auf die Rückseite derselben einwirkt.

14. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (110) an den Steuerraum (109) anschließend an der Rückseite der Düsennadel (103) angeordnet ist und über einen kurzen Steuerkanal (140) mit dem Steuerraum (109) gekoppelt ist.

15. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (109) durch einen auf die Rückseite der Düsennadel (103) einwirkenden ringförmigen Raum gebildet ist.

16. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der das Steuerventil (110) mit dem ringförmigen Steuerraum (109) verbindende Steuerkanal (140) sich in mindestens zwei über den Umfang des ringförmigen Raums verteilt in den Steuerraum (109) eintretende Teilkanäle (140a, b) verzweigt.

17. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (126c) des Solenoids (126) den Schließkörper (113) des Steuerventils (110) beinhaltet.

18. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (103) einen in Längsrichtung derselben verlaufenden Hohlraum aufweist, der einen Federraum (115) bildet, in welchem eine die Düsennadel in Schließrichtung beaufschlagende Rückstellfeder (116) angeordnet ist, die sich an einem Ende gegen ein an der Düsennadel (103) ausgebildetes erstes Widerlager (120) und am anderen Ende gegen ein zweites Widerlager (121) abstützt.

19. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Federraum (115) im Düsennadelschaft (104) angeordnet ist.

20. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelschaft (104) über einen großen Teil oder im wesentlichen sein ganze Länge in einer in dem Injektorgehäuse (101) ausgebildeten Führungsbohrung (102) geführt ist.

21. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 18, 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Widerlager (120) gegen welches sich die Rückstellfeder (116) abstützt, an dem der Düsennadelspitze (105) zugewandten Ende des Federraums (115) angeordnet ist, und dass das zweite Widerlager (121), gegen das sich die Rückstellfeder (116) abstützt, an dem Injektorgehäuse (101) vorgesehen oder mit diesem gekoppelt ist.

22. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der den Federraum (115) bildende Hohlraum durch eine in Längsrichtung der Düsennadel (103) verlaufende Bohrung gebildet ist, in welcher an dem der Düsennadelspitze (105) abgewandten Ende ein Federkolben (134) bezüglich dem Injektorgehäuse (101) ortsfest und in der den Federraum (115) bildenden Bohrung der Düsennadel (103) längsverschieblich gelagert ist, wobei das zweite Widerlager (121) der Rückstellfeder (116) an dem Federkolben (134) vorgesehen ist.

23. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 22 in Verbindung mit Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der den Steuerraum (109) bildende ringförmige Raum den Federkolben (134) umgebend ausgebildet ist.

24. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass Druckausgleichsbohrungen (133) vorgesehen sind, welche eine Strömungsverbindung des Inneren des Federraums (115) mit der Umgebung der Düsennadel (103) herstellen.

25. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsbohrungen (133) das der Düsennadelspitze (105) zugewandte Ende des Federraums (115) mit dem Düsenvorraum (108) verbinden.

26. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (116) eine Spiralfeder ist.