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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff
in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere Common-Rail-Injektor
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine
Einspritzvorrichtung mit einem derartigen Injektor gemäß Anspruch
11.
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Aus
der
DE 101 55 678
A1 ist ein Common-Rail-Injektor mit einem langen Injektorkörper
zur Aufnahme eines Aktuators bekannt. Eine an einem Zylinderkopf
festgelegte Spannpratze stützt sich mit einer Abstützfläche
an einer linienförmigen Auflagestelle des Injektorkörpers
ab und beaufschlagt dadurch den Injektor mit einer sog. Pratzkraft
axial in Richtung eines Bohrungsbodens einer Bohrung im Zylinderkopf,
in der der Injektor aufgenommen ist. In den Injektorkörper
mündet ein Hochdruckanschluss zur Zuleitung von Kraftstoff
aus einem Kraftstoff-Hochdruckspeicher, wobei der Injektorkörper mit
mindestens einem Hochdruckkanal und/oder mindestens einem Druckraum
versehen ist. Aus diesem Grund muss der gesamte Injektorkörper
aus hochdruckfestem Stahl ausgebildet werden, was sich negativ auf
die Herstellungskosten auswirkt.
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Offenbarung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Injektor vorzuschlagen,
der mit geringen Materialkosten herstellbar ist. Ferner besteht
die Aufgabe darin, eine Einspritzvorrichtung mit einem kostengünstig
herstellbaren Injektor bereitzustellen.
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Technische Lösung
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Diese
Aufgabe wird hinsichtlich des Injektors mit den Merkmalen des Anspruches
1 gelöst. Die Merkmalskombination gemäß Anspruch
11 löst die Aufgabe hinsichtlich der Einspritzvorrichtung.
In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen
von zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen
und/oder den Figuren angegebenen Merkmalen.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Auflagestelle zur Anlage
einer Spannpratze nicht an den den Hochdruckanschluss für
Kraftstoff aufweisenden Injektorkörper vorzusehen, sondern
an einem Zusatzkörper, welcher sich wiederum an dem Injektorkörper
abstützt, wodurch eine an dem Zusatzkörper über
die Spannpratze angelegte Pratzkraft auf den Injektorkörper übertragen
wird. Der Zusatzkörper ist dabei hochdruckleitungsfrei
ausgebildet und überragt den Injektorkörper mit
Vorteil in axialer Richtung. Der erfindungsgemäße
Injektoraufbau ermöglicht es, den eigentlichen Injektorkörper
kürzer auszubilden und gleichzeitig den Zusatzkörper
aus nicht-hochdruckfestem Stahl herzustellen, wodurch die Material-
und Herstellungskosten erheblich reduziert werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn eine zum Hochdruckanschluss
führende Versorgungsleitung, die als eigenständiges,
separates Bauteil ausgebildet ist und nicht von einem Kanal innerhalb
des Zusatzkörpers gebildet ist, an dem Zusatzkörper
vorbei oder besser durch eine entsprechende Aussparung durch den
Zusatzkörper, insbesondere in axialer Richtung, hindurchgeführt
ist. Die Montage wird wesentlich erleichtert, wenn der Zusatzkörper
zu diesem Zweck mit einer seitlichen Aussparung versehen ist, die
einen Anschluss der Versorgungsleitung an den Injektorkörper
auch bei bereits montiertem Zusatzkörper problemlos zulässt,
da der eigentliche Anschlussbereich seitlich zugänglich ist.
Beispielsweise wird auf diese Weise der seitliche Zugang zu einer
einen Befestigungsflansch der Versorgungsleitung gegen den Hochdruckanschluss
des Injektorkörpers verspannenden Spannmutter gewährleistet.
Gleichzeitig schützt der Zusatzkörper den Hochdruckanschluss
bei der Montage durch eine zumindest bereichsweise Umschließung.
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Ein
einfacher Aufbau des Injektors wird erhalten, wenn die Auflagestelle
zur Aufnahme der bevorzugt axial wirkenden Pratzkraft an einer oberen Stirnseite
des Zusatzkörpers angeordnet ist. Auf diese Weise können
herkömmliche Spannpratzen zur Festlegung des Injektors
in einer Bohrung des Zylinderkopfes verwendet werden.
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Von
Vorteil ist eine Konstruktion, bei der der Zusatzkörper
definiert zum Injektorkörper und damit definiert zu einer
Nadelspitze des Injektors ausgerichtet ist. Bevorzugt sind für
diesen Zweck Ausrichtmittel vorgesehen, die den Zusatzkörper
definiert relativ zum Injektorkörper ausrichten.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Ausrichtmittel
als Zentrierstifte ausgebildet, wobei die Zentrierstifte beispielsweise dem
Zusatzkörper zugeordnet sind und in entsprechende Zentrieraufnahmen
im Injektorkörper eingreifen, oder umgekehrt. Bevorzugt
sind zusätzlich oder alternativ zu den Zentrierstiften,
insbesondere seitliche, mit Vorteil an dem Zusatzkörper
angeformte, sich in radialer Richtung erstreckende, mit Vorteil randseitige
Führungen zur definierten Aufnahme des Zusatzkörpers
und des mit ihm verbundenen Injektorkörpers in der Bohrung
innerhalb des Zylinderkopfes vorgesehen.
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Zusätzlich
oder alternativ zu den Zentrierstiften können die Ausrichtmittel
auch von dem Hochdruckanschluss am Injektorkörper gebildet
werden, der sich mit Vorteil in axialer Richtung erstreckt. Dabei
ist es von Vorteil, wenn der Hochdruckanschluss exzentrisch am Injektorkörper
angeordnet ist.
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Von
Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der in dem Zusatzkörper
ein Kraftstoffniederdruckkanal vorgesehen ist, der bevorzugt einen
Niederdruckbereich des Injektors, beispielsweise einen Ankerraum eines
elektromagnetischen Aktuators mit einem Rücklaufanschluss
verbindet, welcher bevorzugt ebenfalls an dem Zusatzkörper
vorgesehen ist. Über den Rücklaufanschluss kann
eine Steuermenge an Kraftstoff und/oder eine Leckagemenge an Kraftstoff zu
einem Kraftstoffvorratsbehälter abgeleitet werden, von
dem aus der Kraftstoff über eine Pumpeinrichtung wieder
einem Kraftstoff-Hochdruckspeicher zugeführt ist, der über
die Versorgungsleitung an den am Injektorkörper ausgebildeten
Hochdruckanschluss angebunden ist. Das Vorsehen mindestens eines
Kraftstoffniederdruckkanals im Zusatzkörper ist bezüg lich
der fehlenden Hochdruckfestigkeit des Zusatzkörpers unkritisch,
da der Druck des Kraftstoffs in diesem Niederdruckkanal vergleichsweise
gering ist und in der Regel eine Größenordnung
von 60 bar, insbesondere von 10 bar nicht überschreitet.
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Weiterhin
von Vorteil ist es, wenn in den Zusatzkörper ein Kanal
zur Aufnahme einer elektrischen Leitung zur Versorgung des Aktuators
mit elektrischer Energie vorgesehen ist. Bevorzugt ist an dem Zusatzkörper
ein entsprechender elektrischer Anschluss (Buchse oder Stecker)
zur Anbindung dieser elektrischen Leitung an eine zum Injektor führende elektrische
Versorgungsleitung vorgesehen. Mit Vorteil befinden sich der Rücklaufanschluss
und/oder der elektrische Anschluss in einer stirnseitigen Ausnehmung
des Injektors, also mit Abstand zu der oberen Stirnseite, auf die
bevorzugt die Spannpratze kraftbeaufschlagend einwirkt. Durch die
Anordnung der Anschlüsse innerhalb des Zusatzkörpers
werden diese vor Beschädigungen während der Montage
geschützt.
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Die
Erfindung umfasst auch eine Einspritzvorrichtung mit mindestens
einem zuvor beschriebenen Injektor, der in einer Aufnahmebohrung
innerhalb eines Zylinderkopfes aufgenommen ist und der mittels einer
am Zylinderkopf festgelegten, insbesondere in diesen hinein verschraubten
Spannpratze axial in Richtung des Bodens der Aufnahmebohrung vorgespannt,
d. h. mit einer Pratzkraft beaufschlagt ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, siehe
anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
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1:
eine geschnittene Ansicht einer Einspritzvorrichtung mit einem einen
Injektorkörper sowie einen Zusatzkörper aufweisenden
Injektor und
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2:
eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A gemäß 1.
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Ausführungsform der
Erfindung
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In
den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen
Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In 1 ist
ein als Common-Rail-Injektor ausgebildeter Injektor 1 gezeigt.
Der Injektor 1 ist in einer Aufnahmebohrung 2 eines
Zylinderkopfes 3 einer Brennkraftmaschine aufgenommen,
wobei eine Spitze 4 eines Düsenkörpers 5 mit
einer Düsenlochanordnung 6 in den Brennraum 7 einer
Brennkraftmaschine hineinragt.
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Der
Injektor 1 wird in axialer Richtung in Richtung eines Aufnahmebohrungsbodens 8,
bzw. in Richtung auf eine auf dem Aufnahmeboden 8 aufliegende
Ringscheibe 9 von einer Spannpratze 10 mit einer
Pratzkraft (Spannkraft) beaufschlagt. Dabei ist die Spannpratze 10 mittels
einer Spannschraube 11 in ein Innengewinde 12 einer
Fixierbohrung 13 im Zylinderkopf 3 verschraubt.
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Der
Injektor 1 umfasst den bereits erwähnten Düsenkörper 5 mit
einem Druckraum 14 und einer in axialer Richtung ver stellbar
geführten Düsennadel 15. Auf dem Düsenkörper 5 liegt
eine Drosselplatte 16 und auf dieser wiederum eine Ventilplatte 17 auf. In
der Zeichnungsebene oberhalb der Ventilplatte 17 ist ein
Injektorkörper 18 mit einem Aktuatorraum 19 angeordnet,
wobei innerhalb des Aktuatorraums 19 ein elektromagnetischer
Aktuator 20 mit einer Magnetspule 21 und einem
Magnetanker 22 aufgenommen ist. Der Magnetanker 22 ist
einstückig mit einem Ventilkolben 23 eines Steuerventils 24 ausgebildet. Der
Düsenkörper 5, die Drosselplatte 16 und
die Ventilplatte 17, innerhalb derer der Ventilkolben 23 des Steuerventils
axial verstellbar aufgenommen ist, werden mittels einer Düsenspannmutter 25,
die in axialer Richtung von der Spitze 4 des Düsenkörpers 5 durchsetzt
ist, gegen den Injektorkörper 18 verspannt. Hierzu
ist der Injektorkörper 18 mit einem Außengewinde 26 versehen,
auf das die Düsenspannmutter 25 aufgeschraubt
ist. Der Injektorkörper 18, die Drosselplatte 16,
die Ventilplatte 17 und der Düsenkörper 5 sind
definiert zueinander über nicht dargestellte in axialer
Richtung weisende Fixierstifte ausgerichtet.
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Mittels
des Steuerventils 24 kann in an sich bekannter Weise der
Kraftstoffdruck in einer Steuerkammer 27, in der auch eine
auf die Düsennadel 15 wirkende Schließfeder 28 aufgenommen
ist, beeinflusst werden, wodurch die Düsennadel 15,
die mit ihrer in der Zeichnungsebene oberen Stirnseite 29 die Steuerkammer 27 begrenzt
zwischen einer Schließstellung, in der die Düsennadel 15 an
einem Nadelsitz 30 anliegt und die Düsenlochanordnung 6 versperrt
und einer Öffnungsstellung, in der der Kraftstofffluss
aus dem Druckraum 14 durch die Düsenlochanordnung 6 hindurch
in den Brennraum freigegeben wird, verstellt werden. Dabei wird
der Druckraum 14 über einen Versorgungskanal 31 mit
unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt. An diesen Versorgungskanal 31 ist
die Steuerkammer 28 über eine Zulaufdrossel 32 angeschlossen.
In dem mittels des Steuerventils 24 öffnenbaren
und schließbaren Kraftstoffablaufkanal 33 ist
eine Ablaufdrossel 34 integriert, wobei die Durchflussquerschnitte
der Zulaufdrossel 32 und der Ablaufdrossel 34 derart
aufeinander abgestimmt sind, dass bei geöffnetem Steuerventil 24 ein
Nettoabfluss von Kraftstoff aus der Steuerkammer 27 in
einen Niederdruckbereich 35 (Aktuatorraum 19)
resultiert.
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Der
Injektorkörper 18 ist mit einem in axialer Richtung
weisenden Hochdruckanschluss 36 versehen, über
den der in axialer Richtung verlaufende Versorgungskanal 31 an
eine externe Versorgungsleitung 37 für unter Hochdruck
stehenden Kraftstoff anschließbar ist. Die Versorgungsleitung 37 bzw.
ein Befestigungsflansch 38 der Versorgungsleitung 37 ist hierzu
mittels einer Spannmutter 39, die auf ein Außengewinde 40 des
Hochdruckanschlusses 36 verschraubt ist, in axialer Richtung
gegen den Injektorkörper 18 verspannt.
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An
dem Injektorkörper 18 liegt ein Zusatzkörper 41 an,
der den Injektorkörper 18 in axialer Richtung überragt
und der sich im Wesentlichen parallel zu dem Hochdruckanschluss 36 und
dem in der Zeichnung gezeigten Abschnitt der Versorgungsleitung 37 erstreckt.
Im Gegensatz zu dem Injektorkörper 18 ist der
Zusatzkörper 41 nicht aus hochdruckfestem Stahl
ausgebildet und weist keine Hochdruckkanäle oder -räume
auf. Auf einer in der Zeichnungsebene oberen Stirnseite 42 des
Zusatzkörpers 41 ist eine Auflagestelle 43 für
die Spannpratze 10 ausgebildet, die somit unmittelbar in
axialer Richtung kraftbeaufschlagend auf den Zusatzkörper 41 wirkt,
der wiederum die Pratzkraft auf den in axialer Richtung benachbarten
Injektorkörper 18 überträgt.
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In
den Zusatzkörper 41 ist ein in axialer Richtung
verlaufender Niederdruckkanal 44 eingebracht, der sich
innerhalb des Injektorkörpers 18 bis in den Aktuatorraum 19 fortsetzt,
so dass bei geöffnetem Steuerventil 24 eine Steuermenge
an Kraftstoff aus der Steuerkammer 27 durch den Aktuatorraum 19 (Niederdruckbereich 35)
und von dort aus über den Niederdruckkanal 44 im
Zusatzkörper 41 abfließen kann. Der Zusatzkörper 41 ist
zu diesem Zweck in einer Ausnehmung 45 mit einem Rücklaufanschluss 46 versehen,
an den eine Rücklaufleitung 47 angeschlossen ist,
die die Spannpratze 10 in axialer Richtung durchsetzt.
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Ferner
ist in den Zusatzkörper 41, im Wesentlichen parallel
zu dem Niederdruckkanal 44 verlaufend ein weiterer Kanal 48 zur
Aufnahme von elektrischen Leitungen 49 zur Stromversorgung
des Aktuators 20 vorgesehen. Zum Anschluss der elektrischen
Leitungen 49 an eine externe elektrische Versorgungsleitung 50 ist
innerhalb der Ausnehmung 45 ein elektrischer Anschluss 51 angeordnet.
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2 zeigt
den Zusatzkörper 41 in einer Schnittansicht, wobei
eine seitliche Aussparung 52 zu erkennen ist, innerhalb
derer die Versorgungsleitung 37 angeordnet, die auf diese
Weise quasi in axialer Richtung durch den Zusatzkörper 41 hindurchgeführt
ist. Ferner ragen in den Zusatzkörper 41 zwei beabstandete
Zentrierstifte 53 hinein, die an den Injektorkörper 18 angeformt
sind und somit den Zusatzkörper 41 definiert zu
dem Injektorkörper 18 ausrichten.
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Randseitig
ist der Zusatzkörper 41 mit drei in Umfangsrichtung
voneinander beabstandet, in einem Winkel von jeweils etwa 120° zueinander
angeordneten Führungen 54 versehen, die zur Anlage
an einer Umfangswand 55 der Aufnahmebohrung 2 dienen und
somit den Injektor 1 zentrieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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