DE102005035347B3

DE102005035347B3 - Kraftstoffinjektor

Info

Publication number: DE102005035347B3
Application number: DE102005035347A
Authority: DE
Inventors: Ricardo Dr.-Ing. Cadavid-Giraldo; Anton Dr.-Ing. Kerckhoff; Hans-Joachim Dipl.-Ing. Koch; Wolfgang Dipl.-Ing. Scheibe; Ralph Wilding; Thomas Dipl.-Ing. Ziegler (FH); Stefan Kleiber
Original assignee: LOrange GmbH
Current assignee: LOrange GmbH
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2025-07-29
Also published as: ATE426741T1; DE502006003278D1; JP4869345B2; EP1907689A1; WO2007012433A1; EP1907689B1; JP2009503325A; KR20080034908A; KR101029214B1

Abstract

Es wird ein Kraftstoffinjektor für Brennkraftmaschinen beschrieben, der in einem Düsenkörper (7) eine axiale, vom Kraftstoff durchströmte Bohrung (8) aufweist, die eine im Düsenkörper (7) axial verschieblich geführte Düsennadel (6) aufnimmt. Die Düsennadel (6) besitzt an ihrem einen Ende eine Sitzfläche im Düsenkörper und trägt an ihrem anderen Ende eine auf dem Umfang der Düsennadel (6) aufsitzende, relativ zur Düsennadel (6) verschiebliche Buchse (1). Die Buchse (1) grenzt, federnd an der Düsennadel (6) abgestützt, in Anlage gegen ein axial an den Düsenkörper (7) anschließendes Bauteil des Kraftstoffinjektors einen Steuerraum (10) ab, der über einen Zulaufkanal (2, 9) in der Buchse (1) mit dem kraftstoffumströmten Raum auf der Außenseite der Buchse (1) in Verbindung steht und der einen von einem Steuerventil gesteuerten Ablaufkanal aufweist. Erfindungsgemäß ist an der Buchse (1) ein Filter (3) zur Filterung des über den Zulaufkanal (2, 9) zum Steuerraum strömenden Kraftstoffs vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von in einem Kraftstoffspeicher unter hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zum Einspritzen von Kraftstoff, der in einem Kraftstoffspeicher unter hohem Druck vorgehalten ist, in den Brennraum einer Brennkraftmaschine (Common-Rail-Einspritzsystem) sind Kraftstoffinjektoren bekannt. Solche Kraftstoffinjektoren haben typischerweise zwei hydraulische Flüssigkeitswege. Ein Hauptkanal führt vom Injektoreingang zur Einspritzdüse, ein zweiter Kanal zweigt an geeigneter Stelle vom Hauptkanal ab und führt zu einem Servoventil, mit dem der Steuerdruck des Steuerraums im Sinne eines Öffnens und Schließens der Düsennadel geschaltet wird.
Naturgemäß sind im Kraftstoff immer Partikel bis zu einer bestimmten Größe enthalten. Deshalb sind in vielen bekannten Injektoren eingangsseitig Filter oder andere Konstruktionselemente vorgesehen, die Partikel oberhalb einer für den Injektor schädlichen Größe zurückhalten.
Die zur Steuerung der Injektoren vorgesehenen Steuerventile sollen das zugeführte elektrische Steuersignal so schnell wie möglich in eine Änderung des Steuerdrucks umsetzen, je schneller das Ansprechverhalten der Ventile, desto besser.
Eine Steigerung der Schaltgeschwindigkeit wird unter anderem erreicht durch eine Verkleinerung des Hubes des Ventilstellgliedes, was natürlich bedeutet, dass Partikel, die größer sind als der Hub, durch den Ventilspalt nicht hindurchtreten können und sich in dem Ventilspalt einklemmen und dadurch die Funktion des Ventils stören.
Wenn die oben genannten eingangsseitigen Filter in Bezug auf die zulässige Partikelgröße weiter verfeinert werden, steigt zunehmend der Durchflusswiderstand mit entsprechend zunehmender Beeinträchtigung der hydraulischen Eigenschaften des Injektors.

Aus der WO 01/11222 A1 ist ein Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von in einem Kraftstoffspeicher unter hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine bekannt, der ein Injektorgehäuse, eine in dem Gehäuse längsverschieblich angeordnete Düsennadel und eine von der Düsennadel wahlweise zu öffnende Einspritzdüse, durch die der Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine einspritzbar ist, enthält. Ein mit der Düsennadel im Sinne eines wahlweisen Öffnens und Schließens der Einspritzdüse zusammenwirkender, vom Kraftstoffdruck beaufschlagter Steuerraum ist durch eine die Düsennadel umgebende Buchse begrenzt, die von dem zugeführten Kraftstoff umströmt wird und einen zum Steuerraum führenden Zulaufkanal freigibt. Aus der EP 0 957 262 A2 und aus der DE 100 37 388 A1 sind jeweils im Zulauf zur Steuerkammer eine Kraftstoffinjektors angeordnete Filter an sich bekannt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es einen verbesserten Kraftstoffinjektor der vorausgesetzten Art zu schaffen. Insbesondere soll ein Kraftstoffinjektor geschaffen werden, wel cher gegen in dem zugeführten Kraftstoff enthaltene Fremdkörperpartikel weitestgehend unempfindlich ist.

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

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die Erfindung wird ein Kraftstoffinjektor für Brennkraftmaschinen, der in einem Düsenkörper eine axiale, vom Kraftstoff durchströmte Bohrung aufweist, geschaffen. Die Bohrung nimmt eine im Düsenkörper axial verschieblich geführte Düsennadel auf, die an ihrem einen Ende eine Sitzfläche im Düsenkörper besitzt, und die an ihrem anderen Ende eine auf dem Umfang der Düsennadel aufsitzende, relativ zur Düsennadel verschiebliche Buchse trägt. Die Buchse grenzt, federnd an der Düsennadel abgestützt, in Anlage gegen ein axial an den Düsenkörper anschließendes Bauteil des Kraftstoffinjektors einen Steuerraum ab, der über einen Zulaufkanal in der Buchse mit dem kraftstoffumströmten Raum auf der Außenseite der Buchse in Verbindung steht, und der einen von einem Steuerventil gesteuerten Ablaufkanal aufweist. Erfindungsgemäß ist an der Buchse ein Filter zur Filterung des über den Zulaufkanal zum Steuerraum strömenden Kraftstoffs vorgesehen.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist es, dass der Steuerkreis zuverlässig vor Partikeln auch sehr geringer Größe geschützt wird, während die Strömung im Hauptkanal zur Einspritzdüse, die gegen größere Partikel deutlich weniger empfindlich ist, im wesentlichen unbeeinträchtigt bleibt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Filter am Umfang der Buchse vorgesehen.

Vorzugsweise ist der Filter den Umfang der Buchse umgebend ringförmig ausgebildet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Filter in Form der Mantelfläche eines Kreiszylinders ausgebildet.

Vorzugsweise ist am äußeren Umfang der Buchse eine den Filter aufnehmende Ausnehmung ausgebildet.

Vorzugsweise ist die den Filter aufnehmende Ausnehmung in Form einer umlaufenden ringförmigen Nut ausgebildet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an der Buchse innerhalb des Filters weiterhin eine den durch den Filter hindurchtretenden Kraftstoffstrom aufnehmende Ausnehmung ausgebildet.

Vorzugsweise ist die Ausnehmung in Form einer umlaufenden ringförmigen Nut ausgebildet.

Vorzugsweise enthält der zum Steuerraum führende Zulaufkanal eine den Zustrom begrenzende Zulaufdrossel.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält der zum Steuerraum führende Zulaufkanal eine den Zustrom sammelnde Vorkammer.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zum Steuerraum führende Zulaufkanal in der Buchse ausgebildet.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der zum Steuerraum führende Zulaufkanal im Schaft der Düsennadel ausgebildet.

Der Filter kann durch ein Drahtgewebefilter oder ein Drahtgeflecht gebildet sein.

Der Filter kann durch ein Gewebelaminat gebildet sein.

Der Filter kann durch einen Sinterwerkstoff gebildet sein.

Der Filter kann durch ein Spaltfilter gebildet sein.

Der Filter kann durch ein Filter mit Löchern, insbesondere kreis-, ellipsen- oder polygonförmigen Löchern, gebildet sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Filter selbstreinigend.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigt:
1 eine teilweise Querschnittsdarstellung eines Kraftstoffinjektors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
2 eine vergrößerte Detailansicht aus 1.
In 1 ist ein Teil eines Kraftstoffinjektors dargestellt, der zum Einspritzen von in einem nicht gezeigten Kraftstoffspeicher (Common-Rail) unter hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff vorgesehen ist. Der Kraftstoffinjektor um fasst ein, nur teilweise dargestelltes, Injektorgehäuse bzw. einen Düsenkörper 7, worin eine Düsennadel 6 längsverschieblich angeordnet ist. Diese gibt unter Zusammenwirken mit einer an ihrem einen Ende vorgesehenen Sitzfläche im Düsenkörper 7 eine Einspritzdüse 13 zum Einspritzen des Kraftstoffs wahlweise frei. Der in dem Kraftstoffspeicher unter hohem Druck vorgehaltene Kraftstoff ist über einen in Form einer axial in dem Düsenkörper 7 verlaufenden Bohrung ausgebildeten Hochdruckkanal 8 einem die Spitze der Düsennadel 6 ringförmig umgebenden Düsenvorraum 14 zuführbar. Die Düsennadel 6 ist in der axialen Bohrung 8 längsverschieblich geführt.
Die Düsennadel 6 trägt an ihrem anderen Ende eine auf ihrem Umfang aufsitzende, relativ zur Düsennadel 6 verschiebliche Buchse 1. Die Buchse 1 ist federnd an der Düsennadel 6 abgestützt und grenzt in Anlage gegen ein axial an den Düsenkörper 7 anschließendes Bauteil des Kraftstoffinjektors einen Steuerraum 10 ab, der über einen Zulaufkanal 2, 9 in der Buchse 1 mit dem kraftstoffumströmten Raum auf der Außenseite der Buchse 1 in Verbindung steht.
Der Steuerraum 10 ist von dem unter hohem Druck zugeführten Kraftstoff beaufschlagt und mittels eines in der Figur nicht gezeigten Steuerventils über eine Ablaufdrossel 4 im Sinne eines Öffnens der Einspritzdüse 13 wahlweise druckentlastbar.
Wie 1 und insbesondere die in 2 dargestellte vergrößerte Detaildarstellung zeigt, ist der Steuerraum 10 umfangsmäßig durch die die Düsennadel 6 umgebende und dicht an dieser anliegende Buchse 1 begrenzt, die von dem über die Hochdruckbohrung 8 zugeführten Kraftstoff umströmt wird. Die Buchse 1 gibt den zum Steuerraum 10 führenden, eine Zulaufdrossel 2 enthaltenden Zulaufkanal 2, 9 frei.
An der Buchse 1 ist ein Filter 3 zur Filterung des zum Steuerraum 10 zuzuführenden Kraftstoffs vorgesehen, der den Umfang der Buchse 1 umgebend ringförmig ausgebildet ist und die Form der Mantelfläche eines Kreiszylinders hat. Am äußeren Umfang der Buchse 1 ist eine den Filter 3 aufnehmende Ausnehmung in Form einer umlaufenden ringförmigen Nut 11 ausgebildet. Weiterhin ist an der Buchse 1 innerhalb des Filters 3 eine den durch den Filter 3 hindurchtretenden Kraftstoffstrom aufnehmende Ausnehmung vorgesehen, die ebenfalls in Form einer umlaufenden ringförmigen Nut 12 ausgebildet ist.
Der zum Steuerraum 10 führende Zulaufkanal enthält die bereits vorher genannte, den Zustrom begrenzende Zulaufdrossel 2, sowie eine den Zustrom sammelnde Vorkammer 9 am Übergang von der Nut 12 zur Zulaufdrossel 2.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der zum Steuerraum 10 führende Zulaufkanal 2, 9 in der Buchse 1 ausgebildet. Alternativ kann der zum Steuerraum 10 führende Zulaufkanal auch im Schaft der Düsennadel 6 ausgebildet sein. In diesem Falle müsste die Buchse 1 eine entsprechende, den Zugang zu dem Zulaufkanal freigebende Ausnehmung aufweisen.
Der Filter 3 kann durch ein Drahtgewebefilter oder ein Drahtgeflecht gebildet sein. Alternativ kann der Filter 3 durch ein Gewebelaminat oder einen Sinterwerkstoff gebildet sein. Gemäß noch anderen alternativen Ausführungsformen kann der Filter 3 durch ein Spaltfilter oder ein Filter mit Löchern, insbesondere kreis-, ellipsen- oder polygonförmigen Löchern, gebildet sein.
Der Filter 3 ist selbstreinigend, nämlich durch den in der Hochdruckbohrung 8 an der Außenseite des Filters 3 vorbeiströmenden Kraftstoff werden dort abgelagerte Partikel mitge rissen und in einer für den Kraftstoffinjektor (und auch für die Brennkraftmaschine) nicht schädlichen Weise durch Einspritzen zusammen mit dem Kraftstoff durch die Einspritzdüse 13 in den Brennraum der Brennkraftmaschine beseitigt. Somit ist eine Wartung des Filters 3 nicht erforderlich.

1: Buchse
2: Zulaufdrossel
3: Filter
4: Ablaufdrossel
5: Feder
6: Düsennadel
7: Injektorgehäuse, Düsenkörper
8: Hochdruckkanal, axiale Bohrung
9: Vorkammer
10: Steuerraum
11: Nut
12: Nut
13: Einspritzdüse
14: Düsenvorraum

Claims

Kraftstoffinjektor für Brennkraftmaschinen, der in einem Düsenkörper (7) eine axiale, vom einzuspritzenden Kraftstoff durchströmte Bohrung (8) aufweist, die eine im Düsenkörper (7) axial verschieblich geführte Düsennadel (6) aufnimmt, die an ihrem einen Ende eine Sitzfläche im Düsenkörper besitzt, und die an ihrem anderen Ende eine auf dem Umfang der Düsennadel (6) aufsitzende, relativ zur Düsennadel (6) axial verschiebliche Buchse (1) trägt, die, federnd an der Düsennadel (6) abgestützt, in Anlage gegen ein axial an den Düsenkörper (7) anschließendes Bauteil des Kraftstoffinjektors einen Steuerraum (10) abgrenzt, der über einen Zulaufkanal (2, 9) in der Buchse (1) mit dem kraftstoffumströmten Raum auf der Außenseite der Buchse (1) in Verbindung steht, und der einen von einem Steuerventil gesteuerten Ablaufkanal aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Buchse (1) ein Filter (3) zur Filterung des über den Zulaufkanal (2, 9) zum Steuerraum strömenden Kraftstoffs vorgesehen ist.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (3) am Umfang der Buchse (1) vorgesehen ist.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (3) den Umfang der Buchse (1) umgebend ringförmig ausgebildet ist.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (3) in Form der Mantelfläche eines Kreiszylinders ausgebildet ist.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass am äußeren Umfang der Buchse (1) eine den Filter (3) aufnehmende Ausnehmung (11) ausgebildet ist.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die den Filter (3) aufnehmende Ausnehmung (11) in Form einer umlaufenden ringförmigen Nut ausgebildet ist.
Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Buchse (1) innerhalb des Filters (3) weiterhin eine den durch den Filter (3) hindurchtretenden Kraftstoffstrom aufnehmende Ausnehmung (12) ausgebildet ist.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (12) in Form einer umlaufenden ringförmigen Nut ausgebildet ist.
Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zum Steuerraum (10) führende Zulaufkanal (2, 9) eine den Zustrom begrenzende Zulaufdrossel (2) enthält.
Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zum Steuerraum (10) führende Zulaufkanal (2, 9) eine den Zustrom sammelnde Vorkammer (9) enthält.
Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zum Steuerraum (10) führende Zulaufkanal (2, 9) in der Buchse (1) ausgebildet ist.
Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zum Steuerraum (10) führende Zulaufkanal (2, 9) im Schaft der Düsennadel (6) ausgebildet ist.
Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (3) durch ein Drahtgewebefilter oder ein Drahtgeflecht gebildet ist.
Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (3) durch ein Gewebelaminat gebildet ist.
Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (3) durch einen Sinterwerkstoff gebildet ist.
Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (3) durch ein Spaltfilter gebildet ist.
Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (3) durch ein Filter mit Löchern, insbesondere kreis-, ellipsen- oder polygonförmigen Löchern, gebildet ist.
Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (3), im einzuspritzenden Kraftstoffstrom angeordnet, selbstreinigend ist.