DE102005059172A1

DE102005059172A1 - Kraftstoffinjektor

Info

Publication number: DE102005059172A1
Application number: DE200510059172
Authority: DE
Inventors: Christoph Buehler; Jochen Braun
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2007-06-14
Also published as: WO2007068517A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor mit einem Injektorgehäuse (1), das einen Kraftstoffhochdruckkanal (12) umfasst, der mit einem Hochdruckraum (10) innerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung steht, aus dem in Abhängigkeit von dem Druck in einem Düsennadelsteuerraum (22), der von dem brennraumfernen Ende einer Düsennadel (8) begrenzt wird, mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn die Düsennadel (8) öffnet, wobei der Düsennadelsteuerraum (22) über einen mit einer Zulaufdrossel (27) ausgestatteten Zulaufverbindungskanal (26) mit dem Kraftstoffhochdruckkanal (12) und über einen mit einer Ablaufdrossel (32) ausgestatteten Ablaufverbindungskanal (31) mit einem Ventilraum (21) einer Schaltventileinrichtung (18) in Verbindung steht, durch die der Ventilraum (21) mit einem Druckentlastungsraum (20) verbindbar ist. DOLLAR A Um die Einspritzung von relativ großen und auch von sehr kleinen Einspritzungmengen zu ermöglichen, steht der Ventilraum (21) über einen Bypasskanal (36) mit dem Hochdruckraum (10) in Verbindung.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Bei einer hydraulischen Steuerung der Düsennadel kann der Druck im Düsennadelsteuerraum über ein Magnetventil oder ein Piezoelement gesteuert werden. Zum Öffnen der Düsennadel wird der Düsennadelsteuerraum über die Ablaufdrossel entlastet. Nach dem Einspritzen wird der Düsennadelsteuerraum über die Zulaufdrossel wieder gefüllt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kraftstoffinjektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der sowohl die Einspritzung von relativ großen als auch von sehr kleinen Einspritzmengen ermöglicht. Dabei soll der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor insbesondere für Anwendungen im Nutzfahrzeugbereich geeignet sein.

Vorteile der Erfindung

Die Aufgabe ist bei einem Kraftstoffinjektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Ventilraum über einen Bypasskanal mit dem Hochdruckraum in Verbindung steht. Der Bypasskanal ermöglicht ein schnelleres Füllen des Ventilraums und des Düsennadelsteuerraums mit Kraftstoff aus dem Hochdruckraum. Es wird also ein zweiter Füllpfad für den Düsennadelsteuerraum und den Ventilraum bereitgestellt. Dadurch wird ein stabiles Schließen der Düsennadel gewährleistet.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal mit einer Fülldrossel ausgestattet ist. Die Fülldrossel ist einerseits so ausgelegt, dass der Düsennadelsteuerraum und der Ventilraum ausreichend schnell und stabil befüllt werden. Andererseits begrenzt die Fülldrossel die Kraftstoffmenge, die im geöffneten Zustand der Düsennadel aus dem Hochdruckraum über den Bypasskanal in den Druckentlastungsraum entweicht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufdrossel, die Ablaufdrossel und die Fülldrossel in einer Drosselplatte angeordnet sind, die zwischen einem Düsenkörper und einem Ventilkörper eingespannt ist. Dadurch wird die Herstellung des Kraftstoffinjektors vereinfacht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindung zwischen dem Hochdruckraum und dem Ventilraum eine Schalteinrichtung vorgesehen ist, durch welche die Verbindung beim Öffnen der Düsennadel unterbrochen wird. Dadurch kann ver hindert werden, dass im geöffneten Zustand der Düsennadel Kraftstoff aus dem Hochdruckraum über den Bypasskanal in den Druckentlastungsraum entweicht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffhochdruckkanal mit einem Druckverstärkerraum in Verbindung steht. Der Druckverstärkerraum wird zum Teil von einem Druckverstärkerkolben begrenzt, durch den der Druck des in dem Druckverstärkerraum enthaltenen Kraftstoffs erhöht wird.

Zeichnung
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors im Längsschnitt und
2 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors im Längsschnitt dargestellt. Bei dem dargestellten Kraftstoffinjektor handelt es sich um einen Common-Rail-Injektor, der ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Injektorgehäuse aufweist. Das Injektorgehäuse 1 umfasst einen Düsenkörper 2, der unter Zwischenschaltung einer Drosselplatte 3 und eines Ventilkörpers 4 mittels einer Spannmutter 6 gegen einen Druckverstärkerkörper 5 verspannt ist.
In dem Düsenkörper 2 ist eine axiale Führungsbohrung 7 ausgespart, in der eine Düsennadel 8 axial verschiebbar geführt ist. An der Spitze der Düsennadel 8 ist eine Dichtkante ausgebildet, die mit einer Dichtfläche an dem Düsenkörper 2 zusammenwirkt, um einen Dichtsitz zu bilden. Wenn die Spitze der Düsennadel 8 von der Dichtfläche abhebt, dann wird mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine eines Nutzkraftfahrzeugs eingespritzt.
Die Düsennadel 8 ist mittels einer Düsennadelfeder 9 mit ihrer Spitze gegen die zugehörige Dichtfläche vorgespannt. Die Düsennadelfeder 9 ist in einem Hochdruckraum 10 in dem Düsenkörper 2 aufgenommen. Der Hochdruckraum 10 steht über einen Verbindungskanal 11, der durch die Drosselplatte 3 hindurch führt, mit einem Kraftstoffhochdruckkanal 12 in Verbindung. Der Kraftstoffhochdruckkanal 12 erstreckt sich durch den Ventilkörper 4 hindurch und steht über einen weiteren Verbindungskanal 13 mit einem Druckverstärkerraum 14 in Verbindung, der in dem Druckverstärkerkörper 5 ausgespart ist. In dem Druckverstärkerraum 14 ist mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff angeordnet, der durch einen Druckverstärkerkolben 15 beaufschlagt ist.
In dem Ventilkörper 4 ist ein Magnetventil 18 untergebracht, das eine Ventilnadel 19 aufweist. Die Ventilnadel 19 ist zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung hin und her bewegbar. In der geöffneten Stellung der Ventilnadel 19 ist eine Verbindung zwischen einem Druckentlastungsraum 20 und einem Ventilraum 21 geöffnet. In der geschlossenen Stellung der Ventilnadel 19 ist die Verbindung zwischen dem Druckentlastungsraum 20 und dem Ventilraum 21 unterbrochen. Der Druckentlastungsraum 20 steht mit einem (nicht dargestellten) Rücklaufbehälter in Verbindung.
Das brennraumferne Ende der Düsennadel 8 ist in abdichtender Art und Weise in einer Hülse 24 geführt und begrenzt einen Düsennadelsteuerraum 22. In der vergrößerten Darstellung der 2 sieht man, dass der Düsennadelsteuerraum 22 über einen Zulaufverbindungskanal 26, der mit einer Zulaufdrossel 27 ausgestattet ist, über eine Ausnehmung 28 in dem Ventilkörper 4 mit dem Kraftstoffhochdruckkanal 12 in Verbindung steht. Darüber hinaus steht der Düsennadelsteuerraum 22 über einen Ablaufverbindungskanal 31, der eine Ablaufdrossel 32 aufweist, über eine Ausnehmung 33 und einen Verbindungskanal 34 in dem Ventilkörper 4 mit dem Ventilraum 21 in Verbindung.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung steht der Hochdruckraum 10 in dem Düsenkörper 2 über einen Bypasskanal 36, der mit einer Fülldrossel 37 ausgestattet ist, sowie über die Ausnehmung 33 und den Verbindungskanal 34 ebenfalls mit dem Ventilraum 21 in Verbindung. Die Fülldros sel 37 entfaltet besonders beim Schließen der Düsennadel 8 ihre Wirkung.
Wenn das Magnetventil 18 nach einer Einspritzung abgeschaltet wird, dann bewegt sich die Ventilnadel 19 in ihre geschlossene Stellung und die Verbindung zwischen Druckentlastungsraum 20 und dem Ventilraum 21 wird unterbrochen. Dann wird der Ventilraum 21 nicht nur, wie bei herkömmlichen Kraftstoffinjektoren, über den Zulaufverbindungskanal 26 und die Zulaufdrossel 27, sondern zusätzlich über den Bypasskanal 36 mit der Fülldrossel 37 aus dem Hochdruckraum 10 mit Kraftstoff gefüllt. Dadurch kann das Füllen des Ventilraums 21 und ebenso des Düsennadelsteuerraums deutlich schneller erfolgen als bei herkömmlichen Kraftstoffinjektoren.
Da die Fülldrossel während der gesamten Einspritzung offen ist, kommt es zu Verlustmengen, das heißt zu einer Zunahme der Entnahmemenge und der Rücklaufmenge. Die zusätzliche Verlustmenge wird jedoch durch Optimierung der Ablaufdrossel 32, der Zulaufdrossel 27 und der Fülldrossel 3 in akzeptablen Größen gehalten. Allerdings müssen die Verlustmengen, das heißt auch die erhöhten Rücklaufmengen, bei der Systemauslegung entsprechend berücksichtigt werden.
Deshalb wird in einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, die Fülldrossel schaltbar auszuführen. Bei der schaltbaren Ausführung wird die Fülldrossel beim Öffnen der Düsennadel unwirksam, das heißt zu, geschaltet. Beim Schließen der Düsennadel wird die Fülldrossel wirksam, das heißt auf, ge schaltet. Dadurch wird erreicht, dass die Fülldrossel nur dann aktiv ist, wenn sie benötigt wird. Dadurch können zusätzliche Verlustmengen vermieden werden. Allerdings erhöhen sich durch die schaltbare Ausführung der Fülldrossel die Herstellkosten.
Der erfindungsgemäße Bypasskanal mit der Fülldrossel ermöglicht es, kleinste Kraftstoffmengen, zum Beispiel für eine Voreinspritzung, genau dosiert und stabil einzuspritzen. Darüber hinaus kann durch den Bypasskanal mit der Fülldrossel vermieden werden, dass das Magnetventil, das zur Düsennadelsteuerung eingesetzt wird, ballistisch betrieben wird. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass das Schließen der Düsennadel stabiler und reproduzierbar erfolgt. Des Weiteren können Kavitationserosionsschäden an der Drosselplatte und am Magnetventil durch Anhebung des Druckniveaus reduziert werden.

Claims

Kraftstoffinjektor mit einem Injektorgehäuse (1), das einen Kraftstoffhochdruckkanal (12) umfasst, der mit einem Hochdruckraum (10) innerhalb des Injektorgehäuses in Verbindung steht, aus dem in Abhängigkeit von dem Druck in einem Düsennadelsteuerraum (22), der von dem brennraumfernen Ende einer Düsennadel (8) begrenzt wird, mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wenn die Düsennadel (8) öffnet, wobei der Düsennadelsteuerraum (22) über einen mit einer Zulaufdrossel (27) ausgestatteten Zulaufverbindungskanal (26) mit dem Kraftstoffhochdruckkanal (12) und über einen mit einer Ablaufdrossel (32) ausgestatteten Ablaufverbindungskanal (31) mit einem Ventilraum (21) einer Schaltventileinrichtung (18) in Verbindung steht, durch die der Ventilraum (21) mit einem Druckentlastungsraum (20) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilraum (21) über einen Bypasskanal (36) mit dem Hochdruckraum (10) in Verbindung steht.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (36) mit einer Fülldrossel (37) ausgestattet ist.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufdrossel (27), die Ab laufdrossel (32) und die Fülldrossel (37) in einer Drosselplatte (3) angeordnet sind, die zwischen einem Düsenkörper (2) und einem Ventilkörper (4) eingespannt ist.
Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindung zwischen dem Hochdruckraum (10) und dem Ventilraum (21) eine Schalteinrichtung vorgesehen ist, durch welche die Verbindung beim Öffnen der Düsennadel (8) unterbrochen wird.
Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffhochdruckkanal (10) mit einem Druckverstärkerraum (14) in Verbindung steht.