-
Die
Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
Auf
dem Gebiet der Common-Rail-Einspritzsysteme sind Kraftstoffinjektoren
zum Einspritzen von unter hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff in den
Brennraum einer Brennkraftmaschine bekannt. Ein solcher umfasst
ein Injektorgehäuse,
eine in dem Injektorgehäuse
längsverschieblich
gelagerte Düsennadel,
die zusammen mit einem am vorderen Ende des Kraftstoffinjektors
vorgesehenen Ventilsitz ein Einspritzventil bildet, das über einen
in dem Injektorgehäuse
vorgesehenen Hochdruckkanal mit dem einzuspritzenden Kraftstoff
beaufschlagt ist, und einen mit der Düsennadel gekoppelten, von unter
hohem Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagten Steuerraum, sowie
ein ein Ventilglied aufweisendes Steuerventil zur Steuerung des
Drucks im Steuerraum im Sinne einer Öffnungs- und Schließbewegung
der Düsennadel.
Mit dem Steuerventil ist eine in einem rückwärtigen Bereich des Kraftstoffinjektors angeordnete
Betätigungseinrichtung
gekoppelt. Bei einem Kraftstoffinjektor, der aus der
EP 0 333 096 A2 bekannt
ist, ist ein mit dem den Kraftstoff dem Einspritzventil zuführenden
Hochdruckkanal in Verbindung stehender Kraftstoffspeicher im Injektorgehäuse selbst
vorgesehen. Der Kraftstoffspeicher dient zum Vorhalten des einzuspritzenden
Kraftstoffs, so dass auf einen externen Vorspeicher verzichtet oder ein
solcher wesentlich kleiner dimensioniert werden kann. Bei dem bekannten
Kraftstoffinjektor ist der Kraftstoffspeicher zwischen dem Steuerventil
und dem die Einspritzdüse
beinhaltenden vorderen Ende des Kraftstoffinjektors angeordnet und
der Schaft der Düsennadel
ist durch den Kraftstoffspeicher bis zum Steuerventil geführt. Weiterhin
ist innerhalb des Kraftstoffspeichers eine die Düsennadel in Schließrichtung
beaufschlagende Kompressionsfeder vorgesehen. Die durch ein Solenoid
gebildete Betätigungseinrichtung
ist unmittelbar an der Rückseite
des Steuerventils direkt mit diesem gekoppelt in dem Injektorgehäuse vorgesehen.
-
Weiterhin
ist aus der
WO 01/12981
A1 ein Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff,
der in einem externen Kraftstoffspeicher (Common-Rail) unter hohem
Druck vorgehalten ist, in den Brennraum einer Brennkraftmaschine
bekannt. Dieser umfasst wiederum ein eine Düsennadel enthaltendes Einspritzventil,
eine durch ein Solenoid gebildete Betätigungseinrichtung und ein
Steuerventil zur Steuerung des Drucks in einem mit der Düsennadel
gekoppelten Steuerraum im Sinne einer Öffnungs- und Schließbewegung
der Düsennadel.
Das Steuerventil umfasst ein Ventilglied, bei dem eine Anschlagfläche und
eine Dichtfläche
mittels einer zwischengeschalteten Ventilstange räumlich voneinander
getrennt sind.
-
Aus
der
DE 198 42 067
A1 geht ein Kraftstoffinjektor als bekannt hervor, der
einen Hochdruckspeicher aufweist, der als Ringzwischenraum zwischen
dem Injekorgehäuse
und einem hülsenförmigen Teil
ausgebildet ist, das einen mit der Düsennadel in Verbindung stehenden
Steuerkolben umgibt.
-
Die
Aufgabe der Erfindung ist es einen Kraftstoffinjektor der eingangs
beschriebenen Art mit einem in dem Injektorgehäuse vorgesehenen Kraftstoffspeicher
zu schaffen, welcher einfach aufgebaut ist und der zuverlässig arbeitet.
-
Diese
Aufgabe wird durch einen Kraftstoffinjektor mit den in Anspruch
1 angegebenen Merkmalen gelöst.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors sind
in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
-
Durch
die Erfindung wird ein Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von unter
hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine
geschaffen. Der Kraftstoffinjektor umfasst ein Injektorgehäuse und
eine in dem Injektorgehäuse längsverschieblich
gelagerte Düsennadel,
die zusammen mit einem am vorderen Ende des Kraftstoffinjektors
vorgesehenen Ventilsitz ein Einspritzventil bildet, das über einen
in dem Injektorgehäuse
vorgesehenen Hochdruckkanal mit dem einzuspritzenden Kraftstoff
beaufschlagt ist. Ein von unter hohem Druck stehenden Kraftstoff
beaufschlagter Steuerraum ist mit der Düsennadel gekoppelt und es ist
ein Steuerventil vorgesehen, das ein Ventilglied aufweist und zur
Steuerung des Drucks im Steuerraum im Sinne einer Öffnungs-
und Schließbewegung
der Düsennadel
dient. Weiterhin ist in dem Kraftstoffinjektor ein Kraftstoffspeicher
zum Vorhalten des einzuspritzenden Kraftstoffs vorgesehen, der mit
dem den Kraftstoff dem Einspritzventil zuführenden Hochdruckkanal in Verbindung
steht. Im rückwärtigen Bereich
des Kraftstoffinjektors ist eine mit dem Steuerventil gekoppelte
Betätigungseinrichtung
vorgesehen.
-
Erfindungsgemäß ist die
Betätigungseinrichtung
mit dem Steuerventil durch eine Ventilstange gekoppelt, wobei die
Ventilstange durch ein sich zwischen dem Steuerventil und der Betätigungseinrichtung
erstreckendes Führungselement
geführt
ist. Der Kraftstoffspeicher ist in dem Injektorgehäuse zwischen
dem Steuerventil und der Betätigungseinrichtung
auf dem Umfang des Führungselements
vorgesehen. Das Führungselement
ist durch ein auf die Rückseite
des Führungselements
wirkendes Spannelement unter Druckspannung gesetzt und dadurch auf
seiner Vorderseite in Anlage in einem Dichtsitz eines am Injektorgehäuse abgestützten Ventilkörpers gehalten
zur Bildung einer Abdichtung des Kraftstoffspeichers gegen einen
Abflussraum des Steuerventils. Das Führungselement weist an seinem
rückwärtigen Ende
einen Verschlussbereich auf, welcher in eine zwischen dem Kraftstoffspeicher
und der Betätigungseinrichtung
befindliche Bohrung abdichtend eingesetzt ist.
-
Vorzugsweise
ist die Düsennadel
in einem vorderen Bereich des Kraftstoffinjektors vorgesehen und
das Steuerventil befindet sich an der Rückseite der Düsennadel.
-
Vorzugsweise
befindet sich der Steuerraum unmittelbar an der Rückseite
der Düsennadel.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform hiervon
ist es vorgesehen, dass der Verschlussbereich des Führungselements
eine sich zum Kraftstoffspeicher hin verjüngende konische Form und die Bohrung
eine entsprechende konische Gegenform aufweist.
-
Gemäß einer
anderen Ausführungsform
ist es vorgesehen, dass der Verschlussbereich des Führungselements
und die Bohrung eine zylindrische Form aufweisen, und dass am rückwärtigen Ende des
Verschlussbereichs ein sich seitlich über die Bohrung erstreckender
und an einer an der rückwärtigen Seite
der Bohrung vorgesehenen Dichtfläche abdichtend
anliegender Dichtbereich vorgesehen ist.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist es vorgesehen, dass die Ventilstange mit ihrem vorderen
Ende das Ventilglied des Steuerventils bildet.
-
Im
Folgenden werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigen:
-
1 einen
Längsschnitt
durch einen Kraftstoffinjektor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung und
-
2 einen
Längsschnitt
durch einen Kraftstoffinjektor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
-
In
den 1 und 2 bedeutet das Bezugszeichen 100 bzw. 200 einen
Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von unter hohem Druck vorgehaltenem
Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine. In einem Injektorgehäuse 101; 201 ist
eine Düsennadel 103; 203 in
einer in einem vorderen Bereich des Kraftstoffinjektors 100; 200 ausgebildeten Führungsbohrung 102; 202 in
Längsrichtung
des Kraftstoffinjektors 100; 200 längsverschieblich
gelagert. Eine Düsennadelspitze 105; 205 der
Düsennadel 103; 203 bildet
zusammen mit einem im vorderen Ende des Kraftstoffinjektors 100; 200 ausgebildeten Ventilsitz 106 ein
Einspritzventil 160; 260. Die Düsennadelspitze 105; 205 und
der Ventilsitz 106; 206 wirken im Sinne eines Öffnens und
Schließens
eines Ventilöffnungsquerschnitts
zusammen, der einer am vorderen Ende des Kraftstoffinjektors 100; 200 angeordneten
Einspritzdüse 180; 280 vorgelagert
ist. Durch die Einspritzdüse 180; 280 wird
Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt, welcher
von dem Einspritzventil 160 bei einer Öffnungsbewegung der Düsennadel 103; 203 freigegeben
wird.
-
Am
rückwärtigen Ende
des Kraftstoffinjektors 100; 200 ist ein Druckanschluss 129; 229 vorgesehen,
an welchem unter hohem Druck stehender Kraftstoff von außen zugeführt wird.
Von dem Druckanschluss 129; 229 verläuft ein
Hochdruckkanal 107, bestehend aus zwei Abschnitten 107a, 107b; 207a, 207b zu
dem durch die Düsennadelspitze 105; 205 und
den Ventilsitz 106; 206 gebildeten Einspritzventil 160; 260.
An der Rückseite
der Düsennadel 103; 203 ist
ein Steuerraum 109; 209 vorgesehen, der über einen
Drosselkanal 114; 214 mit dem stromabwärtigen Teil 107b; 207b des
Hochdruckkanals 107; 207 verbunden und von dem
darin unter hohem Druck anstehendem Kraftstoff beaufschlagt ist.
Der Steuerraum 109; 209 ist mittels eines Steuerventils 110; 210 im Sinne
einer Öffnungsbewegung
der Düsennadel 103; 203 druckentlastbar.
Das Steuerventil 110; 210 umfasst einen Ventilkörper 112; 212 und
ein Ventilglied 113; 213. Bei einer Druckentlastung
des Steuerraums 109; 209 bewegt sich die Düsennadel 103; 203 rückwärts, so
dass die Düsennadelspitze 105; 205 vom
Ventilsitz 106; 206 freikommt und den Ventilöffnungsquerschnitt
freigibt. Zum Abführen
der bei der Öffnung
des Steuerventils 110; 210 anfallenden Steuermenge
enthält
das Steuerventil 110; 210 einen Abflussraum 115; 215,
der über
einen Abflusskanal 116; 216 mit einem Leckagekanal 132; 232 des
Kraftstoffinjektors 100; 200 gekoppelt ist.
-
Zur
Steuerung des Öffnens
und Schließens des
Steuerventils 110; 210 und damit zum Bewirken einer
Betätigung
der Düsennadel 103; 203 im
Sinne einer Öffnungs-
und Schließbewegung
derselben ist an der Rückseite
des Kraftstoffinjektors 100; 200 eine bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
durch ein Solenoid gebildete Betätigungseinrichtung 126; 226 vorgesehen.
Weiterhin ist in dem Kraftstoffinjektor 100; 200 ein
Kraftstoffspeicher 127; 227 vorgesehen, welcher
mit dem Hochdruckkanal 107; 207 in Verbindung
steht, d.h. im einzelnen, zwischen den stromaufwärtigen Teil 107a; 207a und
den stromabwärtigen
Teil 107b; 207b derselben geschaltet ist und zum Vorhalten
des einzuspritzenden Kraftstoffs dient.
-
Wie
aus 1 und 2 ersichtlich ist, ist die Betätigungseinrichtung 126;
226 im Bereich des rückwärtigen Endes
des Kraftstoffinjektors 100; 200 angeordnet, während das
Steuerventil 110; 210 sich unmittelbar an die
Düsennadel 103; 203 anschließen im vorderen
Bereich des Kraftstoffinjektors 100; 200 befindet.
Zwischen dem Steuerventil 110; 210 und der Betätigungseinrichtung 126; 226 ist
der Kraftstoffspeicher 127; 227 angeordnet. Die
Betätigungseinrichtung 126; 226 ist
mit dem Steuerventil 110; 210 durch eine Ventilstange 128; 228 gekoppelt,
die sich durch den Kraftstoffspeicher 127; 227 erstreckt.
Die Ventilstange 128; 228 ist in einem Führungselement 130; 230 geführt, das
sich zwischen der Betätigungseinrichtung 126; 226 und
dem Steuerventil 110; 210 erstreckt und eine Abdichtung
der Ventilstange 128; 228 gegen den Kraftstoffspeicher 127; 227 bildet. Dieses
Führungselement 130; 230 ist
an einem ersten Ende gegen das Steuerventil 110; 210 und
an einem zweiten Ende gegen die Betätigungseinrichtung 126; 226 abgedichtet,
wobei es gleichzeitig an dem ersten Ende eine Begrenzung des Kraftstoffspeichers 127; 227 gegen
den Abflussraum 115; 215 des Steuerventils 110; 210 und
an seinem zweiten Ende eine Begrenzung des Kraftstoffspeichers 127; 227 gegen
die Betätigungseinrichtung 126; 226 bildet. Die
Ventilstange 128; 228 bildet mit ihrem vorderen Ende
zugleich das Ventilglied 113; 213 des Steuerventils 110; 210.
-
Sowohl
bei dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel
als auch bei dem in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel
hat das Führungselement 130; 230 an
seinem der Betätigungseinrichtung 126; 226 zugewandten
zweiten Ende einen Verschlussbereich 131; 231,
der in eine zwischen dem Kraftstoffspeicher 127; 227 und
der Betätigungseinrichtung 126; 226 befindliche
Bohrung 134; 234 abdichtend eingesetzt ist.
-
Bei
dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel hat dieser Verschlussbereich 131 des
Führungselements 130 eine
sich zum Kraftstoffspeicher 127 hin verjüngende konische
Form und die Bohrung 134, in welche der Verschlussbereich 131 eingesetzt
ist, hat eine entsprechende sich zum Kraftstoffspeicher 127 hin
verjüngende
konische Gegenform. An seinem Umfang ist der Verschlussbereich 131 des
Führungselements 130 mit
einer Leckagenut 133 versehen, welche mit dem Leckagekanal 132 in
Verbindung steht, um an der Dichtfläche auftretende Leckagemengen
abzuführen.
-
Bei
dem in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors 200 haben
der Verschlussbereich 231 des Führungselements 230 und
auch die Bohrung 234, in welche der Verschlussbereich 231 eingesetzt ist,
jeweils eine zylindrische Form, und am rückwärtigen Ende des Verschlussbereichs 231 des
Führungselements 230 ist
ein Dichtbereich 236 vorgesehen, der sich seitlich über die
Bohrung 234 nach außen
erstreckt und an einer an der rückwärtigen Seite der
Bohrung 234 vorgesehenen Dichtfläche 235 abdichtend
anliegt. An der Dichtfläche
des Führungsbereichs 231 ist
eine Leckagenut 233 vorgesehen, welche mit dem Leckagekanal 232 in
Verbindung steht.
-
Sowohl
bei dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 als
auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
der 2 ist an der Rückseite
des Verschlussbereichs 131; 231 des Führungselements 130; 230 ein
Spannelement 138; 238 vorgesehen, durch welches
das Führungselement 130; 230 in
abdichtender Weise in Richtung zum vorderen Ende des Kraftstoffinjektors 100; 200 hin
unter Druckspannung gesetzt wird.
-
- 100;
200
- Kraftstoffinjektor
- 101;
201
- Injektorgehäuse
- 102;
202
- Führungsbohrung
- 105;
205
- Düsennadelspitze
- 106;
206
- Ventilsitz
- 107;
207
- Hochdruckkanal
- 109;
209
- Steuerraum
- 110;
210
- Steuerventil
- 112;
212
- Ventilkörper
- 113;
213
- Ventilglied
- 114;
214
- Drosselkanal
- 115;
215
- Abflussraum
- 116;
216
- Abflusskanal
- 126;
226
- Betätigungseinrichtung
- 127;
227
- Kraftstoffspeicher
- 128;
228
- Ventilstange
- 129;
229
- Druckanschluss
- 130;
230
- Führungselement
- 131;
231
- Verschlussbereich
- 132;
232
- Leckagekanal
- 133;
233
- Leckagenut
- 134;
234
- Bohrung
- 235
- Dichtfläche
- 236
- Dichtbereich
- 138;
238
- Spannelement
- 160;
260
- Einspritzventil
- 180;
280
- Einspritzdüse