DE102009000830A1 - Fuel injector with length-adjustable coupler concept - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Kraftstoffinjektor (10) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Der Kraftstoffinjektor (10) umfasst mindestens einen Aktor und mindestens ein Einspritzventilglied (21) zum Verschließen oder Freigeben mindestens einer Einspritzöffnung (52). Das Einspritzventilglied (21) wird von dem Aktor hydraulisch über mindestens eine Ventilstange (22) und mindestens ein hydraulisches Ventil (48) gesteuert. Die Ventilstange (22) ist mit dem Aktor über mindestens einen hydraulischen Koppler (54) verbunden, welcher einen Kopplerraum (30) und eine Kopplerhülse (32) umfasst. Die Kopplerhülse (32) ist mindestens zweiteilig ausgestaltet und umfasst ein den Kopplerraum (30) zumindest teilweise umschließendes Hülsenteil (64) und ein Federauflageteil (66). Das Federauflageteil (66) weist mindestens eine Federauflage (74) zum Beaufschlagen der Kopplerhülse (32) mit einer Federkraft auf.A fuel injector (10) for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine is proposed. The fuel injector (10) comprises at least one actuator and at least one injection valve member (21) for closing or releasing at least one injection opening (52). The injection valve member (21) is hydraulically controlled by the actuator via at least one valve rod (22) and at least one hydraulic valve (48). The valve rod (22) is connected to the actuator via at least one hydraulic coupler (54) which comprises a coupler space (30) and a coupler sleeve (32). The coupler sleeve (32) is configured at least in two parts and comprises a sleeve part (64) at least partially enclosing the coupler space (30) and a spring support part (66). The spring support part (66) has at least one spring support (74) for acting on the coupler sleeve (32) with a spring force.
Description
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Arten von Kraftstoffinjektoren zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine bekannt. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich dabei insbesondere auf Kraftstoffinjektoren, welche im Rahmen von Hochdruckspeichereinspritzsystemen zum Einsatz kommen, um Kraftstoff aus einem Hochdruckspeicher (Common Rail) in einen Brennraum einer selbstzündenden Brennkraftmaschine einzuspritzen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Einsatzgebiete beschränkt und grundsätzlich auch für andere Arten von Kraftstoffinjektoren und/oder andere Arten von Brennkraftmaschinen einsetzbar.Out Many types of fuel injectors are known in the art for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine known. The following description refers in particular on fuel injectors, which in the context of high-pressure accumulator injection systems are used to extract fuel from a high-pressure accumulator (Common Rail) inject into a combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine. However, the invention is not limited to such applications and basically too for others Types of fuel injectors and / or other types of internal combustion engines used.
Kraftstoffinjektoren weisen in der Regel ein Einspritzventilglied auf, welches in einem Injektorkörper bewegbar gelagert ist und welches eingerichtet ist, um eine oder mehrere Einspritzöffnungen zu verschließen oder freizugeben. Viele Kraftstoffinjektoren basieren darauf, dass die Stellung des Einspritzventilgliedes und damit das Öffnungsverhalten des Einspritzventilgliedes hydraulisch über mindestens ein hydraulisches Ventil gesteuert wird. Mittels dieses hydraulischen Ventils wird ein Steuerraum oberhalb des Einspritzventilgliedes, je nach Schaltstellung, mit einem Hochdruck beaufschlagt oder druckentlastet. In einem druckentlasteten Zustand kann sich das Einspritzventilglied in Richtung des Steuerraums bewegen, die mindestens eine Einspritzöffnung wird freigegeben, und der Einspritzvorgang beginnt.fuel injectors As a rule, have an injection valve member, which in a injector is movably mounted and which is adapted to one or several injection openings to close or release. Many fuel injectors are based on that the position of the injection valve member and thus the opening behavior the injection valve member hydraulically via at least one hydraulic Valve is controlled. By means of this hydraulic valve is a control chamber above the injection valve member, depending on the switching position, subjected to a high pressure or depressurized. In a depressurized State, the injection valve member in the direction of the control room move, the at least one injection port will be released, and the injection process begins.
Das hydraulische Ventil weist in der Regel mindestens ein Stellglied auf, welches beispielsweise als Ventilstange ausgestaltet sein kann oder welches eine derartige Ventilstange umfassen kann. Diese Ventilstange wird durch einen Aktor, beispielsweise einen Magnetaktor und/oder einen Piezoaktor, bewegt.The Hydraulic valve usually has at least one actuator on, which can be configured for example as a valve rod or which may comprise such a valve rod. This valve rod is controlled by an actuator, such as a magnetic actuator and / or a piezoelectric actuator, moves.
Eine technische Herausforderung bei derartigen bekannten Kraftstoffinjektoren stellt jedoch in vielen Fällen der hohe Bauraum bekannter Kraftstoffinjektoren dar. Insbesondere die hohe Baulänge der Hydraulikmodule bekannter Kraftstoffinjektoren führt dazu, dass viele Kraftstoffinjektoren nicht in allen Motorvarianten einsetzbar sind. Zudem sind bekannte Kraftstoffinjektoren vergleichsweise komplex aufgebaut und bedingen somit eine aufwendige und kostenintensive Herstellung.A technical challenge with such known fuel injectors However, in many cases the high installation space of known fuel injectors. In particular the high length of the Hydraulic modules known fuel injectors leads to many fuel injectors can not be used in all engine variants. In addition, are known Fuel injectors constructed comparatively complex and condition thus a complex and costly production.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es wird daher ein Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, welcher die oben beschriebenen Nachteile bekannter Kraftstoffinjektoren zumindest weitgehend vermeidet.It Therefore, a fuel injector for injecting fuel proposed in the combustion chamber of an internal combustion engine, which the disadvantages of known fuel injectors described above at least largely avoids.
Der vorgeschlagene Kraftstoffinjektor umfasst mindestens einen Aktor, insbesondere einen Piezoaktor und/oder einen Magnetaktor, sowie mindestens ein Einspritzventilglied zum Verschließen oder Freigeben mindestens einer Einspritzöffnung. Das Einspritzventilglied wird von dem Aktor hydraulisch über mindestens eine Ventilstange und mindestens ein hydraulisches Ventil gesteuert.Of the proposed fuel injector comprises at least one actuator, in particular a piezoelectric actuator and / or a magnetic actuator, and at least one injection valve member for closing or releasing at least one injection port. The injection valve member is hydraulically actuated by the actuator via at least a valve rod and at least one hydraulic valve controlled.
Die Ventilstange ist mit dem Aktor über mindestens einen hydraulischen Koppler verbunden, welcher einen Koppierraum und eine Kopplerhülse umfasst. Dabei ist die Kopplerhülse mehrteilig, also mindestens zweiteilig, ausgestaltet und umfasst ein den Kopplerraum zumindest teilweise umschließendes Hülsenteil und ein Federauflageteil. Das Federauflageteil weist mindestens eine Federauflage zum Beaufschlagen der Kopplerhülse mit einer Federkraft auf.The Valve rod is over with the actuator connected to at least one hydraulic coupler, which a Coupling space and a coupler sleeve comprises. Here is the coupler sleeve multi-part, so at least two parts, designed and includes a sleeve part at least partially enclosing the coupler space and a spring support part. The spring support part has at least one spring support for applying the coupler sleeve with a spring force on.
Unter einer Ventilstange ist dabei ein stangenförmiges, also langgestrecktes, vorzugsweise im Wesentlichen gerade ausgebildetes Element zu verstehen, welches grundsätzlich einen beliebigen Querschnitt aufweisen kann. Beispielsweise kann die Ventilstange zumindest weitgehend im Wesentlichen mit einem runden Querschnitt ausgestaltet sein.Under a valve rod is a rod-shaped, so elongated, preferably to understand essentially straight formed element which basically may have any cross-section. For example, can the valve rod at least substantially substantially with a be configured round cross-section.
Die Ventilstange kann weitere Bestandteile des hydraulischen Ventils umfassen, beispielsweise mindestens eine Sitzfläche, beispielsweise einen oder mehrere Ventilteller. Diese weiteren Bestandteile können mit anderen Bestandteilen des hydraulischen Ventils, beispielsweise weiteren Sitzflächen, zusammenwirken, um die hydraulische Ventilwirkung, je nach Stellung der Ventilstange, zu bewerkstelligen. Die Ventilstange kann insbesondere mit mindestens einer Führung beweglich gelagert sein.The Valve rod can be further components of the hydraulic valve include, for example, at least one seat, for example one or several valve plates. These other ingredients can with other components of the hydraulic valve, for example other seats, interact, to the hydraulic valve action, depending on the position of the valve stem, to accomplish. The valve rod can in particular with at least a guide be movably mounted.
Der hydraulische Koppler ist ein Element, bei welchem eine Kraft- und/oder Hubübertragung zwischen dem mindestens einen Aktor und der Ventilstange über mindestens ein Hydraulikfluid bewerkstelligt wird, vorzugsweise Kraftstoff. Der hydraulische Koppler kann dabei auch ein Druckübersetzungsverhältnis und/oder ein Hubübersetzungsverhältnis aufweisen, welches grundsätzlich beliebig sein kann. Besonders bevorzugt ist ein Übersetzungsverhältnis von 1:1, wobei jedoch auch Abweichungen von diesem Verhältnis tolerabel sind, vorzugsweise um nicht mehr als 5%.Of the Hydraulic coupler is an element in which a force and / or stroke transmission between the at least one actuator and the valve rod via at least a hydraulic fluid is accomplished, preferably fuel. The hydraulic coupler can also be a pressure transmission ratio and / or have a Hubübersetzungsverhältnis, which basically can be arbitrary. Particularly preferred is a transmission ratio of 1: 1, but also deviations from this ratio tolerable are, preferably not more than 5%.
Das hydraulische Ventil ist vorzugsweise als kraftausgeglichenes hydraulisches Ventil ausgestaltet. Dies bedeutet, dass das hydraulische Ventil vorzugsweise kraftfrei öffnet. Das kann beispielsweise bewerkstelligt werden, indem das hydraulische Ventil mit entgegengesetzt wirkenden, betragsmäßig gleichen hydraulischen Flächen ausgestaltet wird, so dass auch bei Hochdruckbeaufschlagung das hydraulische Ventil bzw. dessen Stellglied bzw. die Ventilstange sich kraftfrei in beide Richtungen bewegen können. Zusätzlich kann mindestens eine Ventilfeder vorgesehen sein, welche das hydraulische Ventil in einer bestimmten Schließstellung hält und deren Federkraft durch den Aktor zum Schalten überwunden werden muss.The hydraulic valve is preferably designed as a force-balanced hydraulic valve. This means that the hydraulic valve preferably opens force-free. This can be accomplished, for example, by the hydraulic valve is designed with oppositely acting, equal in terms of the same hydraulic surfaces, so that even with high pressure admission, the hydraulic valve or its actuator or the valve stem can move freely in both directions. In addition, at least one valve spring can be provided which holds the hydraulic valve in a specific closed position and whose spring force must be overcome by the actuator for switching.
Die Federauflage wird durch mindestens eine Fläche gebildet, auf welcher mindestens ein Federelement aufliegen kann, um die Kopplerhülse mit einer Federkraft zu beaufschlagen. Beispielsweise kann die Federauflage mindestens einen umlaufenden Rand, beispielsweise eine umlaufende Ringschulter, umfassen, auf welcher eine Feder aufliegen kann.The Spring support is formed by at least one surface on which at least a spring element may rest to the coupler sleeve with a spring force apply. For example, the spring support at least one encircling edge, for example a circumferential annular shoulder, on which a spring can rest.
Das Federauflageteil kann insbesondere mit dem Hülsenteil durch eine lösbare Verbindung miteinander verbunden sein, insbesondere eine Steckverbindung. Beispielsweise kann es sich um eine manuell lösbare Verbindung handeln. So kann das Hülsenteil beispielsweise in das Federauflageteil eingesteckt sein.The Spring support member can in particular with the sleeve part by a detachable connection be connected to each other, in particular a plug connection. For example it can be a manually detachable Act connection. Thus, the sleeve part, for example, in be inserted the spring rest part.
Das Federauflageteil kann beispielsweise zumindest teilweise eine Hülsenform aufweisen. Insbesondere kann das Federauflageteil zumindest teilweise topfförmig ausgestaltet sein, wobei die Ventilstange sich durch eine Öffnung im Boden des Federauflageteils hindurch erstreckt. Das Hülsenteil kann im Inneren des topfförmig ausgebildeten Federauflageteils aufgenommen sein. Die Ventilstange kann sich dann durch die Öffnung im Boden des Federauflageteils hindurch ins Innere des Hülsenteils erstrecken.The Spring support member may, for example, at least partially a sleeve shape exhibit. In particular, the spring support part can at least partially cup-shaped be configured, wherein the valve rod extends through an opening in the Floor of the spring support member extends therethrough. The sleeve part can be inside the cup-shaped be formed trained spring rest part. The valve rod can then pass through the opening in the bottom of the Federauflageteils into the interior of the sleeve part extend.
Zwischen dem Hülsenteil und dem Federauflageteil kann weiterhin mindestens ein austauschbares Distanzelement angeordnet sein. Durch dieses Distanzelement, welches beispielsweise mindestens eine Einstellscheibe umfassen kann, kann beispielsweise eine Längenanpassung und/oder ein Längenausgleich eines Hydraulikmoduls des Kraftstoffinjektors erfolgen.Between the sleeve part and the spring support member may further at least one interchangeable Spacer be arranged. By this spacer, which For example, may include at least one shim may for example, a length adjustment and / or a length compensation a hydraulic module of the fuel injector.
Zum Beaufschlagen der Kopplerhülse mit der Federkraft kann mindestens ein Federelement vorgesehen sein, beispielsweise eine Schraubenfeder und/oder eine Federhülse. Dieses mindestens eine Federelement ist an einem Ende auf der Federauflage aufgestützt. An seinem gegenüberliegenden Ende kann das Federelement auf einem weiteren Element des Kraftstoffinjektors, insbesondere des Gehäuses des Kraftstoffinjektors, aufgestützt sein.To the Apply the coupler sleeve with the spring force can be provided at least one spring element, For example, a coil spring and / or a spring sleeve. This at least one spring element is at one end on the spring rest propped up. At its opposite end can the spring element on a further element of the fuel injector, in particular of the housing of the fuel injector, propped up be.
Insbesondere kann das Federelement auf einer Ventilplatte des hydraulischen Ventils aufgestützt sein, also einem Element, in welchem das hydraulische Ventil ganz oder teilweise ausgebildet ist. Insbesondere kann das Federelement unmittelbar auf der Ventilplatte abgestützt sein, ohne dass beispielsweise eine Einstellscheibe erforderlich wäre. Eine Einstellung der Federkraft des Federelements kann beispielsweise durch das oben beschriebene, austauschbare Distanzelement zwischen Federauflageteil und Hülsenteil der Kopplerhülse erfolgen.Especially can the spring element on a valve plate of the hydraulic valve to be supported So an element in which the hydraulic valve is fully or partially formed. In particular, the spring element directly supported on the valve plate be without, for example, a dial required would. A Setting the spring force of the spring element, for example through the above-described exchangeable spacer between Spring support part and sleeve part the coupler sleeve respectively.
Das Federelement zum Beaufschlagen der Kopplerhülse mit einer Federkraft kann das Federauflageteil zumindest teilweise umfangsseitig umschließen. Das Federelement kann somit an dem Federauflageteil zumindest teilweise geführt werden.The Spring element for acting on the coupler sleeve with a spring force can enclose the spring support part at least partially circumferentially. The Spring element can thus at least partially on the spring support part guided become.
Der hydraulische Koppler kann weiterhin mindestens ein den Kopplerraum begrenzendes Einstellstück aufweisen. Beispielsweise kann dieses Einstellstück an einem dem Aktor zuweisenden Ende des Kopplerraums angeordnet sein. Das Einstellstück kann auch von mindestens einer Bohrung durchsetzt sein, über welche der Kopplerraum mit Hydraulikfluid beaufschlagt werden kann. Das Einstellstück begrenzt den Kopplerspalt, welcher den Kopplerraum bildet, gemeinsam mit dem kopplerseitigen Ende der Ventilstange. Das Einstellstück kann dabei zumindest teilweise in dem Federauflageteil geführt sein. Beispielsweise kann im Bereich dieser Führung das Federauflageteil zumindest teilweise hülsenförmig ausgestaltet sein, um das Einstellstück zu führen.Of the Hydraulic coupler can continue at least one the coupler space limiting setting piece exhibit. For example, this adjusting piece can be assigned to a the actuator Be arranged end of the coupler space. The adjusting piece can also be penetrated by at least one bore, over which the coupler space can be acted upon with hydraulic fluid. The adjusting piece limits the coupler gap, which forms the coupler space, in common with the coupler end of the valve stem. The adjusting piece can do this be performed at least partially in the Federauflageteil. For example, can in the field of this leadership the spring support member at least partially sleeve-shaped to be the adjusting piece too to lead.
Wie oben dargestellt, kann das hydraulische Ventil weiterhin mindestens eine Ventilfeder umfassen. Diese Ventilfeder kann auf der Ventilstange abgestützt sein und eingerichtet sein, um die Ventilstange mit einer Schließkraft zu beaufschlagen. Beispielsweise kann in der Ventilstange eine Sicherungsringnut vorgesehen sein, in welcher ein Sicherungsring eingefügt ist, auf welchem wiederum die Ventilfeder abgestützt sein kann.As As shown above, the hydraulic valve may continue at least include a valve spring. This valve spring can be on the valve stem supported Be and be set up to close the valve stem with a closing force apply. For example, in the valve stem a circlip groove be provided, in which a retaining ring is inserted, on which in turn the valve spring may be supported.
Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor in einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausführungsvarianten weist gegenüber bekannten Kraftstoffinjektoren zahlreiche Vorteile auf. So ist es nunmehr möglich, die Länge des gesamten Kraftstoffinjektors zu verringern. Weiterhin kann, da nunmehr eine Einstellung einer Federkraft, mit welcher die Kopplerhülse beaufschlagt wird, auf anderem Wege (beispielsweise durch das genannte, austauschbare Distanzelement) möglich ist, eine anderweitige Einstellscheibe entfallen. So ist in vielen herkömmlichen Kraftstoffinjektoren beispielsweise eine Einstellscheibe an einem oberen Ende der Ventilplatte vorgesehen, welche in einem Einstich der Ventilplatte eingelassen ist.Of the Fuel injector according to the invention in one or more of the embodiments described above points opposite known fuel injectors numerous advantages. That's the way it is now possible, the length of the entire fuel injector. Furthermore, since now an adjustment of a spring force, which acts on the coupler sleeve is, by other means (for example, by the said, exchangeable spacer element) possible is omitted, a different dial. So in many conventional fuel injectors For example, a dial at an upper end of the valve plate provided, which are embedded in a recess of the valve plate is.
Durch den nunmehr vorgeschlagenen bevorzugten Aufbau kann dieser Einstich entfallen, wodurch der gesamte Aufbau vereinfacht wird und sich Kosten einsparen lassen. Auch die Kopplerhülse kann nunmehr stark vereinfacht hergestellt werden. Insbesondere kann eine unmittelbar an der Kopplerhülse einstückig ausgebildete Federauflage entfallen und durch den mehrteiligen Aufbau der Kopplerhülse ersetzt werden. Auch ein Führungsbund für ein Einstellstück kann entfallen, da, wie oben dargestellt, das Einstellstück nunmehr in dem Federauflageteil geführt sein kann.By the now proposed preferred construction, this puncture eliminated, which simplifies the entire structure and costs save. The coupler sleeve can now be greatly simplified getting produced. In particular, an integrally formed directly on the coupler sleeve Omitted spring support and replaced by the multi-part construction of the coupler sleeve become. Also a leadership association for a adjusting piece may be omitted because, as shown above, the setting piece now guided in the Federauflageteil can be.
Insgesamt lässt sich weiterhin die Gesamtlänge des Hydraulikmoduls des Kraftstoffinjektors verringern. Dadurch ist eine Verkürzung des Kraftstoffinjektors beispielsweise um bis zu 4 mm möglich. Hierdurch wiederum lassen sich eine größere Anzahl von Brennkraftmaschinen mit den vorgeschlagenen Kraftstoffinjektoren ausstatten.All in all let yourself continue the total length reduce the hydraulic module of the fuel injector. Thereby is a shortening the fuel injector, for example, by up to 4 mm possible. hereby turn, can be a larger number of Internal combustion engines with the proposed fuel injectors equip.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description closer explained.
Es zeigenIt demonstrate
Ausführungsformenembodiments
In
Unterhalb
des Aktormoduls
Das
Hydraulikmodul
Aus
der Darstellung gemäß
An
der Ventilstange
Der
Ventilteller
Die
Kopplerhülse
Bei
dem Kraftstoffinjektor
Eine
weitere Aufgabe der Kopplerhülse
In
der Ventilplatte
Nachteilig
an der in
In
Das
Hydraulikmodul
Im
Gegensatz zum Ausführungsbeispiel
gemäß
Das
Hülsenteil
An
ihrem oberen Ende umfasst das Federauflageteil
Im
Unterschied zum Ausführungsbeispiel
gemäß dem Stand
der Technik in
Die
Federkraft der Federhülse
Auf
diese Weise lässt
sich insgesamt eine Längeneinsparung
bei der Konstruktion des Kraftstoffinjektors
Claims (11)
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---|---|---|---|
DE200910000830 DE102009000830A1 (en) | 2009-02-13 | 2009-02-13 | Fuel injector with length-adjustable coupler concept |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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