DE102007010498A1 - Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Injektor (1) zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere Common-Rail-Injektor, mit einem Hochdruckbereich und mit einer mit einem Einspritzventilelement (2) wirkverbundenen Steuerkammer (21) sowie mit einem zwei Schaltstellungen realisierenden Steuerventil (23), mittels dem die Steuerkammer (21) hydraulisch mit einem Niederdruckbereich verbindbar ist, wodurch das Einspritzventilelement (2) zwischen einer Schließstellung und einer den Kraftstofffluss in den Brennraum freigebenden Öffnungsstellung verstellbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Steuerventil (23) in einer ersten Schaltstellung die Steuerkammer (21) hydraulisch mit dem Hochdruckbereich verbindet und die Steuerkammer (21) hydraulisch von dem Niederdruckbereich trennt und dass das Steuerventil (23) in einer zweiten Schaltstellung die Steuerkammer (21) hydraulisch mit dem Niederdruckbereich verbindet und die Steuerkammer (21) hydraulisch von dem Hochdruckbereich trennt.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere Common-Rail-Injektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die EP 1 612 403 A1 beschreibt einen Common-Rail-Injektor mit einem in axialer Richtung druckausgeglichenen Steuerventil zum Sperren und Öffnen eines eine Ablaufdrossel aufweisenden Kraftstoff-Ablaufweges aus einer Steuerkammer. Die Steuerkammer wird über eine Zulaufdrossel mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff aus einem Hochdruckbereich des Injektors versorgt. Die Durchflussquerschnitte der Zulaufdrossel und der Ablaufdrossel sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass bei geöffnetem Steuerventil ein Nettoabfluss von Kraftstoff aus der Steuerkammer resultiert, wodurch eine Düsennadel (Einspritzventilelement) von ihrem Nadelsitz abhebt und den Kraftstofffluss durch eine Düsenlochanordnung hindurch in den Brennraum einer Brennkraftmaschine freigibt.
  • Bei dem bekannten Injektor ist die Düsennadelgeschwindigkeit in erster Linie abhängig von dem Querschnittsverhältnis der Zulaufdrossel zu der Ablaufdrossel, wodurch sich starke Einschränkungen bei der Abstimmbarkeit der Düsennadelgeschwindigkeit ergeben. Dies führt wiederum zu steilen Kennfeldern bei hohen Rail-Drücken und damit zu Problemen bei der Zumessung kleiner Einspritzmengen. Zudem führt die bekannte Nadelansteuerung zu einer hohen Toleranzempfindlichkeit auf verschiedene Fertigungsmaße, wie insbesondere dem Zulauf- und Ablaufdrosselquerschnitt. Weiterhin ist der hohe Verluststrom (Steuermenge) während des geöffneten Steuerventils von Nachteil, da die hierauf entfallende Pumpenleistung nicht zur Erhöhung des Einspritzdruckes zur Verfügung steht.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Technische Aufgabe
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen einfach abstimmbaren Injektor mit einem minimierten Steuervolumenstrom vorzuschlagen.
  • Technische Lösung
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen von zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren angegebenen Merkmalen.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Steuerung des einteilig oder mehrteilig ausgebildeten Einspritzventilelementes (insbesondere Düsennadel) derart auszubilden, dass für die Öffnungsgeschwindigkeit kein Querschnittsverhältnis zwischen einer die Steuerkammer versorgenden Zulaufdrossel und einer Ablaufdrossel verantwortlich ist. Hierzu ist es notwendig, ein insbesondere als 4/2-Wege-Ventil ausgebilde tes Steuerventil mindestens mit zwei Schaltstellungen vorzusehen, wobei das Steuerventil und die hydraulische Anbindung der Steuerkammer derart ausgebildet sind, dass von dem Steuerventil in seiner ersten Schaltstellung die Steuerkammer hydraulisch mit dem Hochdruckbereich, also einem Versorgungskanal bzw. einer Versorgungsleitung oder einem Druckraum des Injektors verbunden ist und gleichzeitig die Steuerkammer in dieser ersten Schaltstellung hydraulisch von dem mit dem Injektorrücklauf verbundenen Niederdruckbereich getrennt ist. In der ersten Schaltstellung wird die Steuerkammer mit unter Systemdruck stehendem Kraftstoff gefüllt. Zum Öffnen des Einspritzventilelementes wird von dem Steuerventil eine zweite Schaltstellung realisiert, in der die hydraulische Verbindung zu dem Hochdruckbereich des Injektors gekappt ist und die Steuerkammer hydraulisch mit dem Niederdruckbereich des Injektors verbunden ist, so dass ein (geringes) Steuervolumen von Kraftstoff aus der Steuerkammer in den Niederdruckbereich des Injektors abströmen kann, was wiederum zu einem Druckabfall in der Steuerkammer und damit zu einem Abheben des mit der Steuerkammer wirkverbundenen Einspritzventilelementes von seinem Ventilsitz (Nadelsitz) führt, wodurch der Kraftstofffluss in den Brennraum der Brennkraftmaschine freigegeben wird. In der zweiten Schaltstellung strömt kein Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich des Injektors in die Steuerkammer nach, so dass die Öffnungsgeschwindigkeit des Einspritzventilelementes nicht von einem Drosselverhältnis sondern lediglich von der Auslegung des Kraftstoff-Ablaufweges aus der Steuerkammer abhängig ist. Dies führt zu einer geringren Toleranzempfindlichkeit bezüglich der Fertigungsmaße des Injektors. Zudem ist die Kraftstoffsteuermenge bei geöffnetem Steuerventil minimal, wodurch der hydraulische Wirkungsgrad des Injektors erhöht ist. Die Öffnungs- und Schließgeschwindig keit des Einspritzventilelementes lässt sich wesentlich leichter abstimmen, was zu flachen Kennfeldern führt, wodurch wiederum kleine Einspritzmengen problemlos zugemessen werden können. Bevorzugt handelt es sich bei dem Injektor um einen sogenannten leckagefreien Injektor ohne Niederdruckstufe oder mit einer lediglich temporären Niederdruckstufe.
  • Zur Realisierung der beiden Schaltstellungen weist das Steuerventil ein, insbesondere axial verstellbares Steuerventilelement auf, welches bevorzugt als Steuerkolben ausgebildet ist. Zur Steuerung des Kraftstoffflusses ist das Steuerventil mit zwei Steuer- bzw. Dichtkanten versehen, wobei bevorzugt eine erste Steuerkante stirnseitig am Steuerkolben ausgebildet ist und mit einem als Flachsitz ausgebildeten ersten Ventilsitz zusammenwirkt und eine zweite Steuerkante an einem das Steuerventilelement aufnehmenden Steuerventilkörper realisiert ist, wobei die zweite Steuerkante bevorzugt mit einer Kegelfläche des Steuerventilelementes zusammenwirkt. Alternativ sind weitere Steuerkantenanordnungen denkbar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Bereich des Steuerventils bzw. der Steuerkammer eine Ablaufdrossel vorgesehen, über die Kraftstoff in der zweiten Schaltstellung des Steuerventils in den Niederdruckbereich abströmt. Dabei bestimmt der Querschnitt der Ablaufdrossel wesentlich die Öffnungsgeschwindigkeit des Einspritzventilelementes. Bevorzugt ist die Ablaufdrossel derart angeordnet, dass ein Bereich in Fließrichtung vor der Ablaufdrossel im Ruhezustand des Injektors, also in einer Zeitspanne zwischen zwei Einspritzvorgängen, ebenso wie die Steuerkammer mit Systemdruck beaufschlagt ist, so dass beim Öffnen des Steuerventils keine Schwingungen durch Druckschläge im Steuerraum auftreten. Bevorzugt weist die Ablaufdrossel einen sehr kleinen Durchflussquerschnitt auf, was zu einem stabilen, toleranzunempfindlichen Verhalten des Einspritzventilelementes führt. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Einspritzventilelementes lässt sich beliebig langsam abstimmen und ist nicht wie im Stand der Technik durch einen minimalen Öffnungsdruck begrenzt. Ein weiterer Vorteil des Vorsehens einer Ablaufdrossel besteht darin, dass während der Flugphase des Steuerventilelements zwischen den zwei Schaltstellungen nahezu keine Leckageverluste aus dem Hochdruckbereich in den Niederdruckbereich des Injektors auftreten, da die Ablaufdrossel den Durchflussquerschnitt und damit den Durchflussvolumenstrom minimiert.
  • Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Steuerventil als in axialer Richtung, zumindest näherungsweise druckausgeglichenes Ventil ausgebildet ist, wodurch das Steuerventil mittels eines elektromagnetischen Aktuators oder eines vergleichsweise kleinen Piezoaktuators ansteuerbar ist. Daneben können selbstverständlich weitere, dem Fachmann bekannte Aktuatoren, wie beispielsweise magnetorestriktive Aktuatoren alternativ eingesetzt werden.
  • Von Vorteil ist dabei eine Ausführungsform des druckausgeglichenen Steuerventilelementes, bei der zwei gegenüberliegende Stirnseiten des Steuerventilelementes über einen, bevorzugt zentrisch in dem Steuerventilelement vorgesehenen Verbindungskanal miteinander verbunden sind, so dass bei einem in der ersten Schaltstellung befindlichem Steuerventilelement an beiden gegenüberliegenden Stirnseiten des Steuerventilelementes Niederdruck anliegt.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Ablaufdrossel in ein Hülsenelement eingebracht ist, welches radial innen dichtend an dem Steuerventilelement anliegt, wobei das Steuerventilelement relativ zu dem Hülsenelement in axialer Richtung verstellbar ist. Mit Vorteil umschließt das Hülsenelement radial außen eine innere Ventilkammer, die über die Ablaufdrossel mit unter Systemdruck stehenden Kraftstoff versorgt wird. Radial innen wird die Ventilkammer bevorzugt von der Mantelfläche des Steuerventilelementes begrenzt. Bei in der zweiten Schaltstellung befindlichem Steuerventilelement strömt Kraftstoff schlagartig aus der inneren Ventilkammer in den Niederdruckbereich, wobei durch die Ablaufdrossel Kraftstoff aus der Steuerkammer nachströmt. Bei in der ersten Schaltstellung befindlichem Steuerventilelement wird die Ventilkammer, deren Volumen minimal sein kann, durch die Ablaufdrossel rückbefüllt und auf Systemdruck gebracht. Konstruktiv ist es von Vorteil, wenn das Hülsenelement mit einer Dichtkante dicht an einem den Ventilsitz zur Realisierung der ersten Schaltstellung aufweisenden Bauteil aufragt und gegen dieses Bauteil federkraftbelastet ist.
  • Zum Befüllen und/oder Entleeren der Steuerkammer ist mindestens ein Hydraulikkanal vorgesehen, der mit einer äußeren Ventilkammer verbunden ist. Dabei ist es von Vorteil, wenn die äußere Ventilkammer das die Ablaufdrossel enthaltende Hülsenelement umgibt. Aus fertigungstechnischen Gründen ist es vorteilhaft lediglich einen einzigen Hydraulikkanal zwischen der äußeren Ventilkammer und der Steuerkammer vorzusehen.
  • In Weiterbildung der Erfindung kann der Hydraulikkanal als Drossel ausgebildet sein bzw. eine Drossel enthalten, wo durch die Schließgeschwindigkeit des Steuerventilelementes reduzierbar ist, was Vorteile hinsichtlich eines reduzierten Verschleißes im Bereich des Einspritzventilelementsitzes mit sich bringt.
  • Für eine erleichterte Montage des Injektors ist es von Vorteil, wenn der das Steuerventilelement umschließende Ventilkörper mehrteilig, insbesondere zweiteilig ausgebildet ist, wobei mit Vorteil ein erstes Ventilbauteil des Ventilkörpers die Steuerkammer und mit einer Stirnseite die äußere Ventilkammer in axialer Richtung begrenzt. Mit Vorteil ist der Hydraulikkanal zum Befüllen und/oder Entleeren der Steuerkammer in dieses erste Ventilbauteil eingebracht. Zusätzlich von Vorteil ist es, wenn ein Ventilsitz des Steuerventils an diesem ersten Bauteil realisiert ist. Bei der Montage wird bevorzugt zunächst das Steuerventilelement von unten in ein zweites Ventilbauteil eingeschoben, woraufhin das erste Ventilbauteil in seine Endposition gebracht wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die äußere Ventilkammer über einen Zulaufkanal, bevorzugt mit Zulaufdrossel, an den Hochdruckbereich des Injektors angebunden ist. Über diesen Zulauf wird die äußere Ventilkammer und damit auch die Steuerkammer über den Hydraulikkanal bei in der ersten Schaltstellung befindlichem Steuerventil mit unter Hochdruck (Rail-Druck) stehendem Kraftstoff versorgt.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist es denkbar, insbesondere zum Sperren des Zulaufkanals aus dem Hochdruckbereich als Schieberventil auszubilden. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das Steuerventilelement auch von oben, das heißt aus Richtung des Aktuators montierbar ist. Eine zweiteilige Ausführung des Ventilelementkörpers ist bei einer derartigen Ausbildungsform nicht zwingend erforderlich. Wird das Steuerventil nicht als Schieberventil realisiert, so ist es von Vorteil, wenn zwischen dem Ventilkörper und dem Steuerventilelement ein Kegelsitz realisiert ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
  • 1: eine schematische Darstellung eines Einspritzsystems mit einem Injektor, bei dem das Steuerventil als 4/2-Wege-Ventil ausgebildet ist,
  • 2: eine alternative Ausführungsform eines Einspritzsystems und
  • 3: eine schematische Darstellung eines Injektors mit einem Steuerventil, dessen Steuerventilelement zwischen zwei Schaltstellungen verstellbar ist.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Die grundsätzliche Funktionsweise eines als Common-Rail-Injektor ausgebildeten Injektors 1 wird im folgenden anhand von 1 beschrieben. Diese allgemeine Funktionsbeschreibung hat Geltung für sämtliche beschriebenen Ausführungsbeispiele.
  • Der gezeigte Injektor 1 weist ein einteiliges Einspritzventilelement 2 (Düsennadel) auf, die in axialer Richtung in einem nicht gezeigten Injektorkörper geführt ist. An einer Spitze 3 weist das Einspritzventilelement 2 eine Schließfläche 4 auf, mit welcher es in dichte Anlage an einen innerhalb eines nicht gezeigten Düsenkörpers ausgebildeten Einspritzventilsitz 5 bringbar ist.
  • Wenn das Einspritzventilelement 2 am Einspritzventilsitz 5 anliegt, das heißt sich in einer Schließstellung befindet, ist der Kraftstoffaustritt aus einer Düsenlochanordnung 6 gesperrt. Ist sie dagegen vom Einspritzventilsitz 5 angehoben, kann Kraftstoff aus einem Ringraum 7 an der Spitze 3 vorbei zur Düsenlochanordnung 6 strömen und dort im wesentlichen unter dem Hochdruck (Rail-Druck) stehend in einen Brennraum 13 gespritzt werden.
  • Dabei wird der Ringraum 7 über am Einspritzventilelement 2 ausgebildete Axialkanäle 14 mit Kraftstoff aus einem Druckraum 8 versorgt, welcher wiederum über eine Versorgungsleitung 9 an einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher 10 (Rail) angebunden ist. Dieser wird über eine Hochdruckpumpe 11 mit Kraftstoff aus einem Kraftstoff-Vorratsbehälter 12 versorgt. In den Kraftstoff-Vorratsbehälter 12 strömt eine später noch zu erläuternde Steuermenge an Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich 15 des Injektors 1 über eine Rücklaufleitung 16.
  • Das Einspritzventilelement 2 ist mittels einer sich an einem Umfangsbund 17 und einem ersten hülsenförmigen Ventilbauteil 18 abstützenden Schließfeder 19 in Richtung auf ihren Einspritzventilsitz 5 federkraftbeaufschlagt. Die Schließfeder 19 sorgt unter anderem dafür, dass ein Kraftstoffaustritt bei abgeschaltetem Motor in den Brennraum 13 vermieden wird.
  • Das hülsenförmige Ventilbauteil 18 begrenzt zusammen mit einer Stirnseite 20 des Einspritzventilelementes 2, welches in axialer Richtung innerhalb des hülsenförmigen Ventilbauteils 18 verstellbar geführt ist eine Steuerkammer 21. Die Steuerkammer 21 ist über einen einzigen Hydraulikkanal 22 an ein als 4/2-Wege-Ventil ausgebildetes Steuerventil 23 angebunden. In das Steuerventil 23 mündet ferner ein Zulaufkanal 24, der von der Versorgungsleitung 9 abgezweigt ist. Alternativ kann der Zulaufkanal 24 auch direkt aus dem Druckraum 8 ausmünden. Das Steuerventil 23 wird mittels eines elektromagnetischen Aktuators 25 betrieben und ist zwischen einer ersten und einer zweiten Schaltstellung verstellbar. In der ersten Schaltstellung ist die Steuerkammer 21 hydraulisch an einen in diesem Ausführungsbeispiel von der Versorgungsleitung 9 gebildeten Hochdruckbereich angebunden, das heißt, dass unter Rail-Druck stehender Kraftstoff über den Zulaufkanal 24 zum Hydraulikkanal 22 und somit in die Steuerkammer 21 strömt, so dass an der Stirnseite 20 des Einspritzventilelementes 2 Rail-Druck anliegt und somit die Düsenlochanordnung 6 verschlossen ist. Gleichzeitig ist die hydraulische Verbindung der Steuerkammer 21 zu dem Niederdruckbereich 15 des Injektors 1 unterbrochen. In der zweiten Schaltstellung ist der Zulaufkanal 24 abgesperrt und die Steuerkammer 21 über den Hydraulikkanal 22 und eine Ablaufdrossel 26 hydraulisch mit dem Niederdruckbereich 15 des Injektors 1 verbunden. Somit strömt Kraftstoff aus der Steuerkammer 21 in den Niederdruckbereich 15 und von dort aus über die Rücklaufleitung 16 zu dem Kraftstoffvorratsbehälter 12, wodurch der Druck in der Steuerkammer 21 abfällt und somit die auf die Stirnseite 20 des Einspritzventilelementes 22 wirkende Druckkraft reduziert wird, wodurch das Einspritzventilelement 2 durch den an einer Durchmesserstufe 27 angreifenden Kraftstoffdruck im Ringraum 7 von ihrem Einspritzventilsitz 5 in das hülsenförmige Ventilbauteil 18 hinein abhebt.
  • Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 entspricht im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß 1, so dass bezüglich der Gemeinsamkeiten zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Figurenbeschreibung zu 1 verwiesen wird. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist der in 2 gezeigte Injektor 1 zusätzlich im Hydraulikkanal 22 eine Kraftstoffdrossel 28 und im Zulaufkanal 24 eine weitere Kraftstoffdrossel 29 auf. Mittels der zusätzlichen Kraftstoffdrosseln 28, 29 kann die Abstimmung der Einspritzventilelementgeschwindigkeit optimiert werden. Insbesondere wird die Schließgeschwindigkeit etwas herabgesetzt, um den Verschleiß im Bereich des Einspritzventilelementsitzes 5 zu minimieren.
  • In 3 ist ein Injektor 1 schematisch gezeigt, wobei der Aufbau des den Druck in der Steuerkammer 21 steuernden Steuerventils 23 detaillierter gezeigt ist. Zu erkennen ist unter anderem, dass das Einspritzventilelement 2 axial verstellbar in einen Injektorkörper 30 geführt ist und mit einem unteren Bereich in einen Düsenkörper 31 hineinragt, der üblicherweise mittels einer nicht gezeigten Düsenspannmut ter gegen den Injektorkörper 30 verspannt ist. Ferner ist zu erkennen, dass der Umfangsbund 17 des Einspritzelementes 2 von einem Sicherungsring gebildet ist, der in einer nicht gezeigten Umfangsnut des Einspritzventilelementes 2 gehalten ist.
  • Die Steuerkammer 21 ist in das hülsenförmige Ventilbauteil 18 integriert, welches Teil eines zweiteiligen Steuerventilkörpers 32 ist. Das hülsenförmige Ventilbauteil 18 liegt dabei mit einer in der Zeichnungsebene oberen Stirnseite an einem zweiten Ventilbauteil 33 (ebenfalls Teil des Steuerventilkörpers 32) an. Ein in der Zeichnungsebene unterer Hauptteil des Ventilbauteils 33, welcher später noch zu erläuternde Ventilkammern aufweist, ist radial außen von dem Druckraum 8 umgeben, so dass von außen auf das Ventilbauteil 33 Systemdruck einwirkt, wodurch nur geringe Materialspannungen auftreten und auf kostenintensive Formgebungs- und Verrundungsprozesse verzichtet werden kann.
  • Der einzige Hydraulikkanal 22 zum Befüllen und Entleeren der Steuerkammer 21 ist in das hülsenförmige Ventilbauteil 18 eingebracht und verbindet die Steuerkammer 21 mit einer äußeren Ventilkammer 34 radial innerhalb des zweiten Ventilbauteils 33. Diese äußere Ventilkammer 34 ist in der gezeigten zweiten Schaltstellung des Steuerventils 23 hydraulisch mit dem Zulaufkanal 24 verbunden, der in diesem Ausführungsbeispiel aus dem Druckraum 8 ausmündet.
  • Radial innerhalb der äußeren Ventilkammer 34 ist ein Hülsenelement 35 angeordnet, welches von einer Druckfeder 36, welche sich einerseits auf einer in der Zeichnungsebene oberen Stirnseite des Hülsenelementes 35 und gegenüberliegend an dem zweiten Ventilbauteil 33 abstützt in Richtung auf das hülsenförmige Ventilbauteil 18 federkraftbeaufschlagt und liegt dicht an diesem an. Relativ zu dem Hülsenelement 35 ist ein als Steuerkolben ausgebildetes Steuerventilelement 37 axial verstellbar, wobei das Steuerventilelement 37 in einer Axialbohrung des zweiten Ventilbauteils 33 geführt ist.
  • Radial innerhalb des Hülsenelementes 35 ist eine innere Ventilkammer 38 angeordnet, die von dem Hülsenelement 35 sowie von der äußeren Mantelfläche des Steuerventilelements 37 und weiterhin von der oberen Stirnseite des hülsenförmigen Ventilbauteils 18 begrenzt ist. Die innere Ventilkammer 38 ist über die Ablaufdrossel 26, die in einer Umfangswand des Hülsenelementes 35 eingebracht ist mit der äußeren Ventilkammer 34 dauerhaft hydraulisch verbunden.
  • In der gezeigten ersten Schaltstellung liegt das Steuerventilelement 37 mit einer ersten stirnseitigen Steuerkante 39 an einem als Flachsitz ausgebildeten Steuerventilsitz auf der in der Zeichnungsebene oberen Stirnseite des hülsenförmigen Ventilbauteils 18 an. In einer zweiten Schaltstellung, in der das Steuerventilelement 37 gegenüber der gezeigten Position in axialer Richtung in der Zeichnungsebene nach oben verstellt ist, liegt das Steuerventil 37 mit einer Kegelfläche 40 an einer zweiten Steuerkante 41 am zweiten Ventilbauteil 33 dichtend an, wodurch ein am Außenumfang des Steuerventilelements 37 ausgebildeter Ringraum 42 der dauerhaft über den Zulaufkanal 40 mit Systemdruck beaufschlagt wird, von der äußeren Ventilkammer 34 hydraulisch entkoppelt wird und Kraftstoff aus der Steuerkammer 21 über den Hydraulikkanal 22 und die Ablaufdrossel 26 in die innere Ventilkammer 38 und von dort aus über einen zentrischen Verbindungskanal 43 innerhalb des Steuerventil elements 37 in den Niederdruckbereich 15 des Injektors 1 abströmen kann. Bei dem Steuerventilelement 37 handelt es sich um ein in axialer Richtung druckausgeglichenes Ventil, da in der dargestellten ersten Schaltstellung an beiden Stirnseiten aufgrund des Verbindungskanals 43 der gleiche (Nieder-)Druck anliegt.
  • In der gezeigten Ausführungsform wird das Steuerventilelement 37 in der Zeichnungsebene von unten in das zweite Ventilbauteil 33 eingeschoben. Alternativ kann das Steuerventilelement 37 im Bereich der zweiten Steuerkante 41 als Schieberelement ausgebildet werden, das mit einer Dichtkante axial in das zweite Ventilbauteil 33 eingeschoben wird und somit den Zulaufkanal 24 abdichtet. Bei einer derartigen Ausführungsform kann das Steuerventilelement 37, das im gezeigten Ausführungsbeispiel einstückig mit einem Anker 44 des elektromagnetischen Aktuators 25 ausgebildet ist, von in der Zeichnungsebene oben in das zweite Ventilbauteil 33 eingeschoben werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 1612403 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere Common-Rail-Injektor, mit einem Hochdruckbereich, und mit einer mit einem Einspritzventilelement (2) wirkverbundenen Steuerkammer (21) sowie mit einem zwei Schaltstellungen realisierenden Steuerventil (23), mittels dem die Steuerkammer (21) hydraulisch mit einem Niederdruckbereich (15) verbindbar ist, wodurch das Einspritzventilelement (2) zwischen einer Schließstellung und einer den Kraftstofffluss in den Brennraum freigebenden Öffnungsstellung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (23) in der ersten Schaltstellung die Steuerkammer (21) hydraulisch mit dem Hochdruckbereich verbindet und die Steuerkammer (21) hydraulisch von dem Niederdruckbereich (15) trennt und dass das Steuerventil (23) in der zweiten Schaltstellung die Steuerkammer (21) hydraulisch mit dem Niederdruckbereich (15) verbindet und die Steuerkammer (21) hydraulisch von dem Hochdruckbereich trennt.
  2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, eine Ablaufdrossel (26) vorgesehen ist, über die Kraftstoff in der zweiten Schaltstellung des Steuerventils (23) in den Niederdruckbereich (15) abströmt.
  3. Injektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (23) ein axial verstellbares, vorzugsweise druckausgeglichenes, Steuerventilelement (37) aufweist.
  4. Injektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein, insbesondere zentrisch in dem Steuerventilelement (37) vorgesehener Verbindungskanal (43) zwei gegenüberliegende Stirnseiten (20) des Steuerventilelementes (37) hydraulisch miteinander verbindet.
  5. Injektor nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Axialabschnitt des Steuerventilelements (37) von einem, insbesondere eine innere Ventilkammer (34) begrenzenden, Hülsenelement (35) umgeben ist, in das die Ablaufdrossel (26) eingebracht ist.
  6. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkammer (21) über einen, vorzugsweise über einen einzigen, Hydraulikkanal (22) mit einer äußeren Ventilkammer (34) verbunden ist.
  7. Injektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkanal (22) eine Drossel aufweist.
  8. Injektor nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkammer (21) von einem ersten Ventilbauteil (33) umschlossen ist, das mit einer von dem Ein spritzventilelement (2) abgewandten Stirnseite (20) die äußere Ventilkammer (38) begrenzt.
  9. Injektor nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Ventilkammer (38) über einen Zulaufkanal (24), insbesondere mit Zulaufdrossel (29), mit der äußeren Ventilkammer (38) verbindbar ist, und dass dieser Zulaufkanal (24) mittels des Steuerventils (23) in der zweiten Schaltstellung gesperrt ist.
  10. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das Steuerventil (23) als Schieberventil ausgebildet ist.
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