DE102007018042A1 - Injektor mit mehrteiligem Ventilelement - Google Patents

Injektor mit mehrteiligem Ventilelement Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere Common-Rail-Injektor (1), mit einem Niederdruckbereich (6) und einem Hochdruckbereich (3) und mit einem zwischen einer Schließstellung und einer den Kraftstofffluss durch mindestens eine Einspritzöffnung (35) freigebenden Öffnungsstellung verstellbaren Ventilelement (20), welches eine Steuerstange (18) und eine Düsennadel (17) umfasst, die über einen radial innerhalb eines Druckraums (13) angeordneten Kopplerraum (36) hydraulisch miteinander gekoppelt sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kopplerraum (36) zumindest temporär mit dem Niederdruckbereich (6) verbunden ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Die EP 1 612 403 A1 beschreibt einen Common-Rail-Injektor mit einem Steuerventil zum Sperren und Öffnen eines Kraftstoff-Ablaufweges aus einer Steuerkammer. Mittels des Steuerventils kann der Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer beeinflusst werden. Die Steuerkammer wird dabei über eine Zulaufdrossel mit Kraftstoff aus einem Kraftstoffhochdruckspeicher (Rail) versorgt. Durch Variation des Kraftstoffdruckes innerhalb der Steuerkammer wird ein einteiliges Ventilelement zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung verstellt, wobei die Düsennadel in ihrer Öffnungsstellung den Kraftstofffluss in den Brennraum einer Brennkraftmaschine freigibt. Bei dem Steuerventil handelt es sich um ein in axialer Richtung druckausgeglichenes Ventil mit einer axial verstellbaren Ventilhülse, die mit einer ortsfesten konischen Ventilsitzfläche dichtend zusammenwirkt. Nachteilig ist die einteilige Ausbildung des Ventilelementes, da eine Führung des Ventilelementes im Injektorkörper und eine davon in axialer Richtung beabstandete Führung im Düsenkörper miteinander gepaart, d. h. exakt aufeinander abgestimmt werden müssen, um somit eine Querstellung des Ventilelementes bzw. zu hohe Reibungskräfte zu vermeiden.
  • Aus der DE 102 07 227 A1 ist ein Injektor mit einer Niederdruckstufe, die dauerhaft mit dem Niederdruckbereich des Injektors verbunden ist, bekannt, wobei das Ventilelement zweiteilig ausgebildet ist. Das Ventilelement besteht aus einer eine Steuerkammer begrenzenden Steuerstange und einer axial an der Steuerstange anliegenden Düsennadel. Eine dauerhaft mit einem Injektorrücklauf verbundene Niederdruckstufe bildet einen Kopplerraum für die Steuerstange und die Düsennadel.
  • Bei sogenannten leckagefreien Injektoren ohne Niederdruckstufe im Kontaktbereich zwischen Steuerstange und Düsennadel wird ein derartiger Kopplerraum in der Regel von einer innerhalb eines Druckraumes angeordneten Hülse gebildet, die die Steuerstange umschließt und die in axialer Richtung auf einem verbreiterten Abschnitt der Düsennadel aufliegt, so dass bei einer Öffnungsbewegung der Steuerstange eine Sogwirkung auf die Düsennadel resultiert, wodurch die Düsennadel der Bewegung der Steuerstange folgt. Diese Art der Kopplung ist jedoch reaktionsträger, da zunächst ein gewisser Sog aufgebaut werden muss. Alternativ ist es bei leckagefreien Injektoren bekannt, die Steuerstange und die Düsennadel formschlüssig zu koppeln. Der Vorteil der Ausbildung des Ventilelementes aus mindestens zwei Bauteilen (Steuerstange und Düsennadel) besteht im Gegensatz zu einer einteiligen Ausbildung darin, dass die Bauteile im Hinblick auf ihre Position im Injektor optimiert werden können. So ist es beispielsweise möglich, die Düsennadel verschleißarm, insbesondere durch die Wahl eines harten Materials auszubilden, wohingegen die Steuerstange in gewissen Grenzen elastisch ausgebildet werden kann. Zudem ist es möglich, einen Axialversatz zwischen der Führung der Düsennadel und der Führung der Steuerstange oder einen Winkelversatz auszugleichen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Technische Aufgabe
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen alternativ ausgebildeten, insbesondere leckagefreien Injektor vorzuschlagen, bei dem eine starke, kraftschlüssige und reakti onsschnelle Kopplung von mindestens zwei Ventilelementbauteilen realisiert ist.
  • Technische Lösung
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren angegebenen Merkmalen.
  • Die Erfindung geht von einem, insbesondere leckagefreien Injektor aus, bei dem der Kopplerraum innerhalb eines Druckraumes des Injektors angeordnet ist. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, zur Erhöhung der Kopplerkraft, also zur Verstärkung der kraftschlüssigen Verbindung zwischen Steuerstange und Düsennadel den Kopplerraum dauerhaft oder temporär mit dem Niederdruckbereich, also mit dem Injektorrücklauf zu verbinden. Auf diese Weise ist es möglich, auch sog. leckagefreie Injektoren mit einem mehrteiligen Ventilelement auszustatten, ohne Gefahr laufen zu müssen, dass die Kopplungskraft zwischen der Steuerstange und der Düsennadel nicht ausreichend groß ist. Zudem wird durch die Anbindung des Kopplerraums an den Niederdruckbereich erreicht, dass die Düsennadel der Steuerstange reaktionsschnell folgt. Der erfindungsgemäße Injektor kann sowohl mit einem Piezoaktuator, als auch mit einem elektromagnetischen Aktuator betrieben werden. Im abgeschalteten Zustand des Injektors bzw. bei der Montage werden die Steuerstange und die Düsennadel vorzugsweise lediglich durch eine Düsennadelfeder aneinander positioniert, wodurch sich die beiden Bauteile relativ zueinander, insbesondere in radialer Richtung bewegen können. Hierdurch werden toleranzbedingte Winkelfehler oder ein Achsversatz quasi automatisch ausgeglichen. Während des Betriebs (anliegender Rail-Druck) werden die Steuerstange und die Düsennadel, vorzugsweise ausschließlich durch resultierende Druckkräfte aufeinanderge presst. Aufgrund der zumindest zweiteiligen Ausbildung des Ventilelementes ist es ferner möglich, die Ventilelementbauteile im Hinblick auf ihre Position und Funktion im Injektor zu optimieren.
  • Bevorzugt ist eine Weiterbildung der Erfindung, nach der zur Begrenzung des Kopplerraums keine Hülse benötigt wird, sondern gemäß der der Kopplerraum ausschließlich von der Steuerstange und der Düsennadel begrenzt wird. Dabei befindet sich der Kopplerraum axial zwischen Steuerstange und Düsennadel und wird radial außen von einer Umfangswand der Steuerstange und/oder der Düsennadel begrenzt.
  • Um Leckageverluste aus dem den Kopplerraum umgebenden Druckraum in den Niederdruckbereich des Injektors zu minimieren, vorzugsweise auszuschließen, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Düsennadel mit einer Beißkante ausgestattet ist, mit der sie in axialer Richtung an der Steuerstange anliegt. Ebenso ist es denkbar die Steuerstange mit einer Beißkante auszubilden, welche axial an der Düsennadel anliegt. Bei der Beißkante handelt es sich bevorzugt um eine in Umfangsrichtung geschlossene Kante.
  • Zum Ausgleich eines Axialversatzes zwischen der Führung für die Steuerstange und der Führung für die Düsennadel ist es von Vorteil, wenn zwischen Steuerstange und Düsennadel ein Flachsitz ausgebildet ist. Zum Ausgleich eines Winkelversatzes ist ein Kegel- oder gegebenenfalls ein Kugelsitz realisierbar. Bevorzugt ist dabei die Kegelfläche in die Steuerstange eingebracht, wobei die Düsennadel mit einer Beißkante an der Kegelsitzfläche anliegt.
  • Zum Erhöhen der Schließkraft des Ventilelements, insbesondere bei einem als leckagefreien Injektor ausgebildeten Injektor, also bei einem Injektor, bei dem zwischen der Düsennadel und dem Injektorkörper keine Niederdruckstufe vorgesehen ist, ist es von Vorteil, wenn der Steuerstange eine Niederdruckstufe zugeordnet ist. Diese Niederdruckstufe befindet sich bevorzugt mit Axialabstand zu dem Kopplerraum zwischen Steuerstange und Düsennadel. Bei der Niederdruckstufe handelt es sich um einen, bevorzugt dauerhaft mit dem Rücklauf des Injektors verbundenen Ringraum, der in axialer Richtung von einer Durchmesserstufe der Steuerstange begrenzt wird.
  • Zur Anbindung des Kopplerraumes an den Niederdruckbereich des Injektors, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass eine hydraulische Verbindung zwischen dem Kopplerraum und der Niederdruckstufe vorgesehen ist.
  • Bevorzugt ist ein Führungsabschnitt eines die Steuerstange führenden Führungsbauteils radial außen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff umgeben. Bevorzugt ist dieser Führungsabschnitt radial innerhalb des Druckraums angeordnet, der auch radial außen den Kopplerraum umgibt. Durch die radial nach innen wirkenden Druckkräfte wird eine Spielaufweitung des Führungsspiels zwischen dem Führungsbauteil und der Steuerstange vermieden, wodurch Leckageverluste aus dem Druckraum in axialer Richtung in die Niederdruckstufe hinein minimiert, bevorzugt vermieden werden. Um Leckageverluste aus einer Steuerkammer, die von einer Stirnseite der Steuerstange begrenzt wird in die Niederdruckstufe hinein zu minimieren, weist ein Führungsabschnitt axial zwischen der Niederdruckstufe und der Steuerkammer bevorzugt eine möglichst große Axialerstreckung auf.
  • Zusätzlich oder alternativ ist es denkbar, den Kopplerraum über ein Steuerventil des Injektors temporär mit dem Niederdruckbereich zu verbinden. Bei geöffnetem Steuerventil und in der Folge geöffnetem Ventilelement liegt der Kopplerraum dabei auf Niederdruck.
  • Gemäß einer ersten Alternative wirkt das Steuerventil (ausschließlich) auf eine Steuerkammer, welche bevorzugt von einer Stirnfläche der Steuerstange begrenzt wird. Dabei wird die Steuerkammer über eine Zulaufdrossel mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt, wohingegen die Steuerkammer bei geöffnetem Steuerventil über eine Ablaufdrossel mit dem Niederdruckbereich verbunden ist. Die Durchflussquerschnitte der Zulaufdrossel und der Ablaufdrossel sind derart aufeinander abgestimmt, dass bei geöffnetem Steuerventil ein Nettoabfluss aus der Steuerkammer in den Niederdruckbereich resultiert.
  • Gemäß einer zweiten Alternative ist zusätzlich zu der Steuerkammer eine Schaltkammer vorgesehen, die unter anderem von einer Schaltfläche (Druckangriffsfläche) an der Steuerstange begrenzt wird. Die Schaltkammer ist bei geöffnetem Steuerventil, vorzugsweise drosselfrei mit dem Niederdruckbereich verbunden, so dass unmittelbar nach dem Öffnen des Steuerventils schlagartig Niederdruck auf die Schaltfläche wirkt, wodurch eine schnelle Öffnungsbewegung resultiert. Insbesondere für den Fall, in dem der Durchmesser der Schaltkammer gleich oder kleiner dem Durchmesser des Düsennadelventilsitzes ist, ist die zusätzlich zu der Schaltkammer vorgesehene Steuerkammer, wie zuvor erläutert, mit einer Zulaufdrossel und einer Ablaufdrossel versehen. In diesem Fall dient die Schaltkammer im Wesentlichen (nur) zur Überwindung der Schließkraftkomponente, die daraus resultiert, dass die Düsennadel in Schließstellung nicht vollständig von Kraftstoff umflossen ist, sondern dass in einem Bereich innerhalb des Ventilsitzes an der Düsennadelspitze vergleichsweise niedriger Brennraumdruck anliegt. Für den Fall, dass der Durchmesser der Schaltkammer größer ist als der Düsennadeldurchmesser, ist die Steuerkammer vorzugsweise nicht mit dem Niederdruckbereich verbindbar, sondern ausschließlich über mindestens eine Drossel mit dem Hochdruckbereich des Injektors verbunden, so dass die Steuerkammer bremsend auf die Öffnungs- und/oder die Schließbewegung des Ventilelementes einwirkt.
  • Bevorzugt ist der Kopplerraum hydraulisch mit der zuvor beschriebenen Schaltkammer verbunden, so dass bei geöffnetem Steuerventil, bevorzugt schlagartig, Niederdruck im Kopplerraum anliegt. Gegebenenfalls ist eine Fülldrossel zur Rückbefüllung der Schaltkammer vorgesehen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Steuerventil als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet, das die Schaltkammer ausschließlich in einem von dem Niederdruckbereich getrennten Zustand, insbesondere drosselfrei mit dem Hochdruckbereich des Injektors verbindet, um somit einerseits eine schnelle Rückbefüllung zu ermöglichen und Leckageverluste beim Rückfüllvorgang zu vermeiden.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass von dem Kopplerraum ein, insbesondere zentrischer Verbindungskanal innerhalb der Steuerstange in Richtung des Niederdruckbereichs führt. Dabei kann der Verbindungskanal mit der zuvor beschriebenen Niederdruckstufe und/oder mit der Schaltkammer verbunden sein.
  • Insbesondere in dem Fall, in dem der Verbindungskanal in die Schaltkammer mündet, ist es von Vorteil dem Verbindungskanal ein in Richtung des Niederdruckbereichs öffnendes Rückschlagventil zuzuordnen. Bevorzugt befindet sich das Rückschlagventil innerhalb der Schaltkammer, wobei die Schaltfläche der Schaltkammer bevorzugt zumindest zum Teil von einem Ventilkörper des Rückschlagventils gebildet wird. Das Rückschlagventil hat dabei die Aufgabe eine Druckbeaufschlagung des Kopplerraums bei druckbeaufschlagter Schaltkammer zu vermeiden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in der einzigen Figur eine schematische Schnittdarstellung eines Injektors mit einem zweiteiligen Ventilelement, wobei zwei auch alternativ anwendbare Möglichkeiten zur Anbindung eines Kopplerraums an den Niederdruckbereich gezeigt sind.
  • Ausführungsform der Erfindung
  • In 1 ist ein Common-Rail-Injektor 1 zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine dargestellt. Der Injektor 1 wird über eine Hochdruckversorgungsleitung 2 von einem Kraftstoff-Hochdruckspeicher 3 (Rail) mit unter hohem Druck von etwa 1600 bis 2000 bar (oder mehr) stehendem Kraftstoff, insbesondere Dieselöl oder Benzin versorgt. Der Kraftstoff-Hochdruckspeicher 3 wird von einer, insbesondere als Radialkolbenpumpe ausgebildeten Hochdruckpumpe 4 mit Kraftstoff aus einem auf Niederdruck liegenden Vorratsbehälter 5 versorgt. Ein Niederdruckbereich 6 des Injektors ist über eine Rücklaufleitung 7 mit dem Vorratsbehälter 5 hydraulisch verbunden. Der Druck im Niederdruckbereich des Injektors beträgt je nach Betriebszustand etwa zwischen 0 und 10 bar. Über die Rücklaufleitung 7 wird eine später noch zu erläuternde Steuer- und/oder Schaltmenge und gegebenenfalls eine Leckagemenge an Kraftstoff abgeführt und über die Hochdruckpumpe 4 dem Hochdruckkreislauf wieder zugeführt.
  • Der Injektor 1 weist einen Injektorkörper 8, einen Düsenkörper 9 und einen Steuerventilkörper 10 auf. Sowohl der Düsenkörper 9 als auch der Steuerventilkörper 10 sind jeweils über eine Spannmutter 11, 12 mit dem Injektorkörper 8 verspannt.
  • Innerhalb des Injektorkörpers 8 ist ein Druckraum 13 (Teil des Hochdruckbereichs) vorgesehen, der sich in axialer Richtung in den Düsenkörper 9 hinein fortsetzt. Der Druckraum 13 ist über eine Hochdruckzuleitung 14 mit der Hochdruckversorgungsleitung 2 verbunden. Der Druckraum 13 ist innerhalb des Düsenkörpers 9 als Düsenraum 15 ausgeführt, wobei der Düsenraum 15 und der Druckraum 13 im Injektorkör per 8 über Axialkanäle 16 verbunden sind. Axialkanäle 16 sind durch einen polygonförmigen Querschnittsabschnitt einer Düsennadel 17 gebildet.
  • Die Düsennadel 17 bildet zusammen mit einer Steuerstange 18 ein Ventilelement 19, wobei die Steuerstange 18 mittels einer Düsennadelfeder 20, die sich an einem Sicherheitsring 21 der Steuerstange 18 abstützt, in axialer Richtung auf die Düsennadel 17 federkraftbeaufschlagt ist.
  • Die Düsennadel 17 ist in einem Führungsabschnitt 22 des Düsenkörpers 9 und die Steuerstange 18 in einem axial davon beabstandeten Führungsabschnitt 23 eines Führungsbauteils 24 geführt, wobei das Führungsbauteil 24 fest innerhalb des Injektorkörpers positioniert ist. In der Zeichnungsebene axial oberhalb des Führungsbauteils 24 befindet sich eine Drosselplatte 25, wobei die Drosselplatte 25 und das Führungsbauteil 24 mittels einer Spannmutter 26 gegen eine Umfangsschulter 27 des Injektorkörpers 8 verspannt sind.
  • Radial innerhalb der Spannmutter 26 ist ein in axialer Richtung druckausgeglichenes Steuerventil 28 angeordnet, welches eine Ventilhülse 30 umfasst, wobei die Ventilhülse 30 einstückig mit einer Ankerplatte 31 verbunden ist, die Teil eines elektromagnetischen Aktuators 32 ist. Alternativ kann auch ein Piezoaktuator vorgesehen werden. Die Ventilhülse 30 ist an einem zylindrischen Führungsfortsatz 33 der Drosselplatte 25 geführt.
  • Bei geschlossenem Steuerventil 28 liegt die Düsennadel 17 auf einem Düsennadelsitz 34 am Düsenkörper 9 auf und versperrt somit den Durchgang zu einer Einspritzöffnung 35. Bei geöffnetem Steuerventil 28 wirkt eine Öffnungskraft auf die Steuerstange 18, so dass diese sich in axialer Richtung in der Zeichnungsebene nach oben bewegt. Aufgrund des Vorsehens eines Kopplerraums 36, der hydraulisch mit dem Niederdruckbereich 6 des Injektors 1 verbunden ist, folgt die Düsennadel 17 bei geöffnetem Steuerventil 28 der Öffnungs bewegung der Steuerstange 18, wodurch der Kraftstofffluss aus dem Druckraum 13 über die Axialkanäle 16 und den Düsenraum 15 durch die Einspritzöffnung 35 in den Brennraum einer Brennkraftmaschine freigegeben wird. Die Anbindung des Kopplerraums 36 an den Niederdruckbereich 6 bewirkt eine starke kraftschlüssige Kopplung der Steuerstange 18 und der Düsennadel 17 aufgrund der von außen auf diese Bauteile wirkenden Druckkräfte. Der Kopplerraum 36 ist innerhalb des Druckraums 13 angeordnet, ist also radial außen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff umspült.
  • Zur Anbindung des Kopplerraums 36 an den Niederdruckbereich 6 gibt es mehrere Möglichkeiten, von denen zwei gemeinsam oder bevorzugt alternativ einsetzbare Varianten in der einzigen 1 zusammen gezeigt sind, wobei die erste Variante im Wesentlichen in der linken Zeichnungshälfte und die zweite Variante im Wesentlichen in der rechten Zeichnungshälfte dargestellt ist.
  • Beiden Varianten ist gemeinsam, dass zentrisch innerhalb der Steuerstange 18 ein Verbindungskanal 37 verläuft, der zur Anbindung des Kopplerraums 36 dient. Bei beiden Varianten kann beispielsweise ein Flachsitz 38 oder ein Kegelsitz 39 zwischen der Düsennadel 17 und der Steuerstange 18 gewählt werden, wobei der Flachsitz 38 im Wesentlichen zum Ausgleich eines Axialversatzes zwischen dem Führungsabschnitt 22 in dem Düsenkörper 9 und dem Führungsabschnitt 23 in dem Führungsbauteil 24 dient, wohingegen mittels des Kegelsitzes 39 Winkelversätze ausgeglichen werden können. Im Falle des Vorsehens des Kegelsitzes 39 ist die Düsennadel 17 mit einer umfangsgeschlossenen Beißkante 40 versehen, die an einer Kegelfläche der Steuerstange 18 anliegt und für eine gute Dichtigkeit der Verbindung sorgt.
  • Zunächst wird im Folgenden die erste Variante zur Anbindung des Kopplerraums 36 an den Niederdruckbereich 6 erläutert. Bei dieser ersten Variante ist der Verbindungskanal 37 über eine Querbohrung 41 mit einer Niederdruckstufe 42 verbun den, die in axialer Richtung von einer Ringschulter 43 der Steuerstange 18 begrenzt wird. Die Niederdruckstufe 42 ist über eine Schrägbohrung 44 mit einem Ringraum 45 radial außerhalb des Führungsbauteils 24 verbunden, wobei der Ringraum 45 wiederum hydraulisch mit dem Niederdruckbereich 6 verbunden ist, so dass dauerhaft Niederdruck an der Niederdruckstufe 43 anliegt. Bei der gezeigten Variante ist der Verbindungskanal 37 in axialer Richtung im Wesentlichen nur bis zu der Querbohrung 41 geführt (Sacklochbohrung).
  • Zur Vermeidung einer Spielaufweitung zwischen der Steuerstange 18 und dem Führungsabschnitt 23 des Führungsbauteils 24, ragt der Führungsabschnitt 24 in den Druckraum 13 hinein, ist also radial außen mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff umgeben, so dass Führungsabschnitt 24 radial nach innen kraftbeaufschlagt wird.
  • Bei der ersten Variante begrenzt die vollständige obere Stirnfläche 46 der Steuerstange 18 eine Steuerkammer 47, die bei geöffnetem Steuerventil 28 über eine Ablaufdrossel 48 mit dem Niederdruckbereich 6 verbunden ist, so dass ein Nettoabfluss von Kraftstoff aus der Steuerkammer 47 resultiert und somit das Ventilelement 19 vom Düsennadelsitz 34 abhebt. Über eine Zulaufdrossel 49 wird die Steuerkammer 47 dabei dauerhaft mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt. Über die Zulaufdrossel 49 erfolgt auch die Rückbefüllung der Steuerkammer 47 bei geschlossenem Steuerventil 28, wodurch ein Druckanstieg innerhalb der Steuerkammer 47 und damit eine Schließbewegung des Ventilelementes 19 resultiert. In den Ringraum 45 radial außerhalb des Bauteils 24 mündet in axialer Richtung eine Leckageabführung 50, die eine Leckagemenge von Kraftstoff aus einem Ringraum 51 abführt. Der Ringraum 51 ist radial außerhalb des Kontaktbereichs zwischen Injektorkörper 8 und Düsenkörper 9 angeordnet, wodurch ein unbeabsichtigtes seitliches Ausströmen von Kraftstoff aus dem Injektor 1 vermieden wird.
  • Bei der zweiten Alternative ist der Verbindungskanal 37 in axialer Richtung weitergeführt, also im Wesentlichen als Durchgangsbohrung ausgebildet. Der Verbindungskanal 37 mündet in eine Schaltkammer 52 innerhalb der Steuerstange 18. Die Steuerkammer 47 befindet sich in Bezug auf die Schaltkammer in axialer Richtung in der Zeichnungsebene nach oben versetzt sowie radial außerhalb der Schaltkammer 52. In die Schaltkammer 52 mündet ein Fortsatz 53 der Drosselplatte 25 mit zentrischer Ablaufbohrung 54, die über eine Querbohrung 55 in einen Ventilraum 56 radial innerhalb der Ventilhülse 30 des Steuerventils 28 geführt ist, so dass bei geöffnetem Steuerventil 28 schlagartig Kraftstoff aus der Schaltkammer 52 in den Niederdruckbereich 6 abfließen kann. Der Durchmesser der Schaltkammer 52 entspricht etwa dem Durchmesser des Düsennadelsitzes 34. Gleichzeitig strömt bei geöffnetem Steuerventil 28 Kraftstoff aus der Steuerkammer 47 über eine Ablaufdrossel 57 in den Ventilraum 56 und von dort in den Niederdruckbereich 6, wobei auch bei der zweiten Alternative zur Versorgung der Steuerkammer 47 eine Zulaufdrossel 49 vorgesehen ist. Insbesondere dann, wenn der Durchmesser der Schaltkammer 42 größer ist als der Durchmesser des Düsennadelsitzes 34 kann es von Vorteil sein, auf eine Anbindung der Steuerkammer 47 an den Niederdruckbereich 6, insbesondere über die Ablaufdrossel 54 zu verzichten. In diesem Fall wäre nur noch die dann als Zulauf- und Ablaufdrossel dienende Drossel 49 vorgesehen, wodurch die Steuerkammer 47 zum Abbremsen der Schließ- und Öffnungsgeschwindigkeit des Ventilselements 19 dienen würde.
  • Zur schnelleren Rückbefüllung der Schaltkammer 52 kann fakultativ eine Fülldrossel 58 (gestrichelt dargestellt) vorgesehen werden. Ferner kann das Steuerventil als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet werden, derart, dass eine Rückbefüllung der Schaltkammer 52 lediglich bei geschlossenem Steuerventil 28 erfolgt. In der Schaltkammer 52 ist ein Rückschlagventil 59 angeordnet, das eine Ventilkugel 60 umfasst, welche mittels einer Schließfeder 61 in Richtung des Verbindungskanals 37 federkraftbeaufschlagt wird. Das Rückschlag ventil 59 schließt den Verbindungskanal 37 bei mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff beaufschlagter Schaltkammer 52, so dass ständig Niederdruck, jedenfalls ein unterhalb des Kraftstoffhochdrucks liegender Druck, im Kopplerraum 36 wirkt. Die Ventilkugel 60 und eine innere Umfangsflanke 29 bilden zusammen die auf die Steuerstange 18 wirkende Schaltfläche (Druckangriffsfläche) der Schaltkammer 52.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 1612403 A1 [0002]
    • - DE 10207227 A1 [0003]

Claims (12)

  1. Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere Common-Rail-Injektor (1), mit einem Niederdruckbereich (6) und einem Hochdruckbereich und mit einem zwischen einer Schließstellung und einer den Kraftstofffluss durch mindestens eine Einspritzöffnung (35) freigebenden Öffnungsstellung verstellbaren Ventilelement (20), welches eine Steuerstange (18) und eine Düsennadel (17) umfasst, die über einen radial innerhalb eines Druckraums (13) angeordneten Kopplerraum (36) hydraulisch miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplerraum (36) zumindest temporär mit dem Niederdruckbereich (6) verbunden ist.
  2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplerraum (36) ausschließlich von der Steuerstange (18) und der Düsennadel (17) begrenzt ist.
  3. Injektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstange (18) und die Düsennadel (17) aneinander anliegen und dass die Steuerstange (18) oder die Düsennadel (17) eine Beißkante (40) zur Abdichtung des Kopplerraums (36) aufweist.
  4. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstange (18) und die Düsennadel (17) in einem Flachsitz (38), einem Kugelsitz oder einem Kegelsitz (39) aneinander anliegen.
  5. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Steuerstange (18) begrenzte Niederdruckstufe (42) vorgesehen ist.
  6. Injektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplerraum (36) hydraulisch mit der Niederdruckstufe (42) verbunden ist.
  7. Injektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Führungsabschnitt (23) eines die Steuerstange (18) führenden Führungsbauteils (24) radial außen zumindest bereichsweise von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff umgeben ist.
  8. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein, insbesondere in axialer Richtung druckausgeglichenes, Steuerventil (28) vorgesehen ist, und dass der Kopplerraum (36), insbesondere ausschließlich, bei geöffnetem Steuerventil (10) mit dem Niederdruckbereich (6) verbunden ist.
  9. Injektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Steuerventils (28) eine mit der Steuerstange (18) wirkverbundene Schaltkammer (52), vorzugsweise drosselfrei, mit dem Niederdruckbereich (6) verbindbar ist.
  10. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerkammer (47) vorgesehen ist, die über eine Zulaufdrossel (49) mit Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich versorgt wird und die bei geöffnetem Steuerventil (28) über eine Ablaufdrossel (48) mit dem Niederdruckbereich (6) verbunden ist, oder die ausschließlich über mindestens eine Drossel mit dem Hochdruckbereich verbunden ist.
  11. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungskanal (37) zum Verbinden des Kopplerraums (36) mit dem Niederdruckbereich (6) durch die Steuerstange (19) geführt ist.
  12. Injektor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verbindungskanal (37) ein in Richtung Niederdruckbereich (6) öffnendes Rückschlagventil (59) zugeordnet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10207227A1 (de) 2002-02-21 2003-09-04 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10207227A1 (de) 2002-02-21 2003-09-04 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
EP1612403A1 (de) 2004-06-30 2006-01-04 C.R.F. Societa' Consortile per Azioni Servoventil zum Steuern eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2282045A1 (de) * 2009-06-29 2011-02-09 Robert Bosch GmbH Brennstoffeinspritzventil

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