-
Stand der Technik
-
Die
Erfindung betrifft einen Kraftstoff-Injektor zum Einspritzen von
Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere
einen Common-Rail-Injektor gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
Aus
der
DE 10 2004
030 445 A1 ist ein Kraftstoff-Injektor bekannt, der ein
Steuerventil (Servoventil) aufweist. Das Steuerventil ist als sogenanntes 3/2-Wegeventil
ausgeführt und steuert die Verbindung zwischen einem von
einem Einspritzventilelement unmittelbar begrenzten Steuerraum und
einem Niederdruckbereich (Leckölraum) des Kraftstoff-Injektors.
Das Steuerventil weist ein Steuerventilelement auf, das mittels
eines Aktuators, beispielsweise eines elektromagnetischen oder piezoelektrischen Aktuators,
innerhalb eines Steuerventilraums axial verstellt werden kann und
so mit einem ersten Steuerventilsitz und einem zweiten Steuerventilsitz
zusammenwirkt. Befindet sich das Steuerventilelement in der Anlage
am zweiten (oberen) Steuerventilsitz, so ist die Verbindung zwischen
dem von dem Einspritzventilelement begrenzten Steuerraum und dem Niederdruckbereich
des Kraftstoff-Injektor gesperrt. Gleichzeitig ist eine Bypass-Drossel
geöffnet, über die der Steuerraum rückbefüllt
wird. Liegt das Steuerventilelement am ersten (unteren) Steuerventilsitz an,
ist die Bypass-Drossel geschlossen und die hydraulische Verbindung
zwischen dem Steuerraum und dem Niederdruckbereich des Kraftstoff-Injektors hergestellt,
wodurch der Druck im Steuerventilraum abfällt, was wiederum
dazu führt, dass das Einspritzventilelement von seinem
Einspritzventilelementsitz abhebt und so den Kraftstofffluss durch
eine Düsenlochanordnung in den Brennraum der Brennkraftmaschine
freigibt. Nachteilig bei dem axial nicht druckausgeglichenen Steuerventil
ist, dass die Belastung des Aktuators bei steigendem Rail-Druck
immer weiter zunimmt. Dies führt dazu, dass bei gegebenem Aktuator
mit dem bekannten Prinzip kein Potential für eine weitere
Systemdrucksteigerung vorhanden ist.
-
Aus
der zum Anmeldezeitpunkt vorliegender Anmeldung noch nicht offengelegten
DE 10 2008 001 330 der
Anmelderin ist ein alternatives Injektorkonzept mit einem druckausgeglichenen
Steuerventil (Servoventil) bekannt. Dieses neue Servo-Prinzip schaltet
prinzipbedingt nicht gegen Raildruck, sondern es ist konstruktiv
eine Niederdruckanbindung unter das Steuerventilelement geführt.
Dies führt dazu, dass die Öffnungskraft des Steuerventils,
je nach Grad des Druckausgleichs, geringer und weniger stark vom
Raildruck abhängig ist. Damit bietet das neue Injektorkonzept,
ohne die Aktuatorbelastung unzulässig zu erhöhen,
das Potential einer weiteren Systemdruckanhebung. Das Steuerventilelement des
Steuerventils ist in einem Steuerventilraum angeordnet, der radial
außen von einem einzigen Plattenbauteil begrenzt ist, an
das axial unten eine Drosselplatte und axial oben ein einen Niederdruckraum begrenzendes
Bauteil angrenzt. Der neue Injektor scheint hinsichtlich einer einfacheren
Fertigbarkeit optimierbar.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoff-Injektor
anzugeben, der einerseits ausreichend Potential für Systemdrucksteigerungen
aufweist und andererseits einfach fertigbar ist.
-
Diese
Aufgabe wird in einem Kraftstoff-Injektor mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung
fallen sämtlich Kombinationen aus zumindest zwei von in
der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten
Merkmalen.
-
Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, das in der
DE 10 2008 001 330 einteilige,
den Steuerventilraum radial außen begrenzende Plattenbauteil
zweiteilig auszubilden, d. h. anstelle eines einzigen Plattenbauteils
zwei axial aneinander angrenzende Plattenbauteile vorzusehen, die
jeweils einen Axialabschnitt des Steuerventilraums radial außen begrenzen.
Anders ausgedrückt ist das, vor zugsweise nicht hülsenförmige,
Steuerventilelement axial, insbesondere vollständig, innerhalb
einer den Steuerventilraum bildenden Ausnehmung aufgenommen, die
von beiden Plattenbauteilen axial begrenzt ist bzw. die aus zwei
in den Plattenelementen vorgesehenen Teilausnehmungen besteht. Durch
die zweiteilige Ausbildung des Plattenbauteils bzw. durch das Vorsehen
zweier Plattenbauteile lässt sich der Kraftstoff-Injektor,
insbesondere die Innenkontur des Steuerventilraums wesentlich einfacher
fertigen, insbesondere derart, dass der Steuerventilraum eine innere,
d. h. nach radial innen vorstehende Umfangsschulter (Durchmessereinschnürung)
aufweist, die nach radial außen von dem Steuerventilelement
oder einer später noch zu erläuternden Hubeinstellscheibe
in radialer Richtung überragt wird. Außerdem ermöglicht
die zweiteilige Ausbildung des Plattenbauteils auf einfache Weise
die Realisierung eines schaltbaren Verbindungskanals, insbesondere
einer sogenannten F-Drossel (Fülldrossel) zum beschleunigten
Rückbefüllen eines von dem Einspritzventilelement
begrenzten Steuerraums. Insgesamt eröffnet das Vorsehen
von zwei den Steuerventilraum radial außen begrenzenden
Plattenbauteilen die Realisierung einer kompakten Injektorbauweise.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die Realisierung
eines geteilten Plattenbauteils bzw. durch das Vorsehen von zwei
axial benachbarten, insbesondere unmittelbar aneinander anliegenden,
Plattenbauteilen eine vereinfachte Fertigung eines oberen Steuerventilsitzes
des, vorzugsweise als 3/2-Wegeventil ausgebildeten, Steuerventils
möglich ist.
-
In
Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass wie
zuvor bereits angedeutet, mindestens ein schaltbarer, d. h. öffnen-
und schließbarer Verbindungskanal vorgesehen ist, mit dem
der Steuerventilraum und damit über mindestens eine Ablaufdrossel
der mit dem Einspritzventilelement wirkverbundene Steuerraum mit
dem Hochdruckbereich, insbesondere einer Versorgungsleitung und/oder
einer den Steuerraum radial außen umgebenden Druckraum
verbindbar ist. Über den schaltbaren Verbindungskanal wird
der Steuerraum zusätzlich zur Zulaufdrossel rückbefüllt,
insbesondere dann, wenn sich das Steuerventilelement in der Anlage
an einem oberen Steuerventilsitz des Steuerventils befindet. Bevorzugt
ist der Verbindungskanal derart schaltbar, dass der, vorzugsweise
als Drosselkanal ausgebildete, Verbindungskanal geöffnet
ist, wenn die Verbindung zwischen dem Steuerraum und dem Niederdruckbereich
des Injektors mittels des Steuerventils verschlossen ist. Auf diese
Weise wird die Leckagemenge gegen über einem nicht schaltbaren
Verbindungskanal erheblich reduziert und es wird ein schnelleres
Schließen des ein- und mehrteiligen Steuerventilelementes
(Düsennadel) erreicht. Die Reduzierung der Steuermenge
geht einher mit einer reduzierten Rücklauftemperatur des
Kraftstoffs und einer geringeren notwendigen Förderleistung
der den Kraftstoff-Injektor versorgenden Hochdruckpumpe. Die Kennfelder
zeigen bei einem schaltbaren Verbindungskanal eine flachere Steigerung.
Darüber hinaus sind kürzere Spritzabstände
möglich, was durch ein schnelleres Öffnen und
ein deutlich schnelleres Schließen des Einspritzventilelementes
hervorgerufen wird. Der Druckverlust an mindestens einem Einspritzloch
ist ebenfalls geringer als ohne schaltbaren Verbindungskanal.
-
Besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsform des Kraftstoff-Injektors,
bei dem dem, insbesondere bolzenförmigen, Steuerventilelement
eine Hubeinstellscheibe zugeordnet ist, mittels der der Verbindungskanal
verschließbar ist. Anders ausgedrückt wird der
Verbindungskanal nicht unmittelbar von dem Steuerventilelement,
sondern von einer Hubeinstellscheibe zur Einstellung des Steuerventilelementhubes
verschlossen, die noch weiter bevorzugt im verschließenden
Zustand an einer oberen Stirnseite des unteren Plattenbauteils der
beiden Plattenbauteile anliegt. Bevorzugt wird der als mindestens
eine Drosselbohrung ausgebildete oder eine Drosselbohrung umfassende
Verbindungskanal über entsprechend einfache Dichtkonturen
an der Unterseite der Hubeinstellscheibe verschlossen, so dass entweder
unmittelbar eine Verbindungsbohrung oder eine in eines der Plattenbauteile
eingebrachte Nut verschlossen werden kann, in die der mindestens
eine Verbindungskanal mündet. Das Einstellen des Steuerventilhubes
ist einfach über das Herausmessen und Einschleifen der
Hubeinstellscheibe möglich.
-
In
Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die
Hubeinstellscheibe fest, insbesondere durch Aufpressen, mit dem
Steuerventilelement verbunden ist, wodurch eine zusätzliche
Führung des Steuerventilelementes erreicht werden kann.
Dies sorgt für geringere Streuungen der Kennfelder. Durch
die feste Verbindung zwischen Steuerventilelement und Hubeinstellscheibe
kann auf ein zusätzliches Federelement oder auf ein zusätzliches Niederhalterelement
für die Hubeinstellscheibe verzichtet werden. Bevorzugt
stützt sich jedoch eine Steuerschließfeder, die
das Steuerventilelement bevorzugt in axialer Richtung nach oben,
also in Richtung Aktuator, vorzugsweise in Richtung Piezoaktuator,
federkraftbelastet, in axialer Richtung an einer unteren Stirnseite
der Hubeinstellscheibe ab. Besonders bevorzugt stützt sich
die, insbesondere als Schraubenfeder ausgebildete, Steuerschließfeder mit
ihrem unteren axialen Ende an einer oberen, ringförmigen
Stirnseite einer im unteren Plattenbauteil aufgenommenen Führungshülse
zur axialen Führung des Steuerventilelementes ab. Die Führungshülse hat
ferner die Aufgabe, einen von einer unteren Stirnseite des Steuerventilelementes
begrenzten Ausgleichsraum, der auf Niederdruck liegt, in radialer Richtung
gegenüber dem Steuerventilraum abzudichten. Ganz besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsform der Hubeinstellscheibe
als Stanzteil. Insbesondere bei einer derartigen Ausbildung können, insbesondere
im Längsschnitt, L-förmige Durchführungen
für Kraftstoff-Steuermengen aus einer Ablaufdrossel kostengünstig
einfach ohne Zusatzprozess hergestellt werden. Ein aufwändiges
und teures Einbringen von Bohrungen oder Nuten in das Steuerventilelement
kann so vermieden werden. Ein Verzicht auf die vorgenannten Bohrungen
im Steuerventilelement vermeidet einen frühzeitigen Funktionsausfall des
Injektors aufgrund einer mit den Bohrungen einhergehenden Festigkeitsreduzierung
am Steuerventilelement. Alternativ werden am Innenumfang der Hubeinstellscheibe
ausgebildete Durchführungen mittels Prägen beim
Herstellprozess oder durch nachträgliche spanende Bearbeitung
eingebracht.
-
Wie
eingangs bereits angedeutet, ist eine Ausführungsform realisierbar,
bei der der mindestens eine Verbindungskanal als Drosselbohrung
ausgebildet ist bzw. eine Drosselbohrung umfasst. Bei einer alternativen
Ausführungsform wird auf eine Drosselwirkung verzichtet.
-
Besonders
zweckmäßig ist es, wenn der Verbindungskanal über
mehrere Ausgänge in den Steuerventilraum, vorzugsweise
eine im unteren Plattenbauteil realisierte, oben offene Nut ausmündet.
Ganz besonders bevorzugt sind ausschließlich zwei derartige,
insbesondere als Drosselbohrungen ausgeführte oder jeweils
eine Drosselbohrung umfassend, Ausgänge vorgesehen, die
noch weiter bevorzugt symmetrisch angeordnet sind. Vorzugsweise
verbinden die Ausgänge eine im unteren Plattenbauteil vorgesehene
Nut mit dem Steuerventilraum, wobei die den Verbindungskanal bildende
Nut mit Vorteil spiegelsymmetrisch zu einer ge dachten, die Längsmittelachse
des Steuerventilelementes aufnehmenden Spiegelebene ausgeformt ist.
-
Im
Hinblick auf die Anordnung und Ausbildung des mindestens einen,
vorzugsweise ausschließlich einen, Verbindungskanals gibt
es unterschiedliche Möglichkeiten. Gemäß einer
ersten Alternative verläuft der Verbindungskanal schräg
oder parallel zur Längsmittelachse des Kraftstoff-Injektors durch
das untere Plattenbauteil. Bei einer alternativen Ausführungsform
verläuft der Verbindungskanal, zumindest abschnittsweise,
vorzugsweise zumindest über den größten
Teil seiner Längserstreckung, in einer Orthogonalebene
zur Längsmittelachse des Kraftstoff-Injektors und wird
auf beiden Längsseiten jeweils von einem Plattenbauteil
begrenzt, verläuft also in einer Ebene zwischen den Plattenbauteilen. Dabei
ist es bevorzugt, wenn der Verbindungskanal, zumindest abschnittsweise,
von einer Nut im oberen oder unteren Plattenbauteil gebildet ist.
-
Grundsätzlich
ist es möglich, dass der Verbindungskanal durch eine axial
an das untere Plattenbauteil angrenzende Drosselplatte verläuft
und einen unterhalb der Drosselplatte befindlichen Druckraum, der
vorzugsweise den Steuerraum radial außen umgibt, mit dem
Steuerventilraum verbindet. Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsvariante,
bei der der Verbindungskanal unmittelbar an einer Axialposition
vor Erreichen des Druckraums einen Kraftstoff-Versorgungskanal mit
dem Steuerventilraum hydraulisch verbindet.
-
Besonders
zweckmäßig ist es, wenn axial an das unterste
Plattenbauteil eine, zumindest die den Steuerraum hydraulisch mit
dem Steuerventilraum verbindende Ablaufdrossel aufweisende, Drosselplatte
angrenzt. Mit Vorteil grenzt axial an das obere Plattenbauteil ein
bevorzugt von einem Rohrelement gebildetes Element an, welches einen
Koppler- und Aktuatorraum für den, insbesondere piezoelektrischen,
Aktuator, begrenzt.
-
Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
sowie anhand der Zeichnungen.
-
Diese
zeigen in:
-
1:
eine ausschnittsweise, schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
eines Kraftstoff-Injektors,
-
2:
in einer gemeinsamen Darstellung eine Gegenüberstellung
einer Variante mit Hubeinstellscheibe und einer kompakten HD-Anbindung,
-
3:
eine schematische Darstellung einer Ausführungsvariante
des Steuerventils mit Hubeinstellscheibe zum axialen Abdichten zweier
Ausgangsöffnungen eines Verbindungskanals, gegenüber
dem zuvor gezeigten Ringkanals,
-
4a und 4b:
in zwei unterschiedlichen Ansichten (4b zeigt
eine geschnittene Ansicht) eine Darstellung einer möglichen
Ausführungsvariante einer Hubeinstellscheibe mit im Längsschnitt L-förmigen,
am Innenumfang ausgebildeten Durchführungen, und
-
5:
eine perspektivische Darstellung eines unteren Plattenbauteils (von 3)
mit einem symmetrischen Verbindungskanal, der über zwei Ausgangsöffnungen
mit dem Steuerventilraum verbunden ist.
-
In
den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen
Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
In 1 ist
ein als Common-Rail-Injektor ausgebildeter Kraftstoff-Injektor 1 zum
Einspritzen von Kraftstoff in einen nicht gezeigten Brennraum einer
ebenfalls nicht gezeigten Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges
in einer schematischen Darstellung ausschnittsweise gezeigt. Eine
Hochdruckpumpe 2 fördert Kraftstoff aus einem
Vorratsbehälter 3 in einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher 4 (Rail).
In diesem ist Kraftstoff, insbesondere Diesel oder Benzin, unter
hohem Druck, von in diesem Ausführungsbeispiel etwa 1600–2800
bar, gespeichert. An den Kraftstoff-Hochdruckspeicher 4 ist
der Kraftstoff-Injektor 1 neben anderen, nicht gezeigten
Injektoren über eine Versorgungsleitung 5 angeschlossen.
Die Versorgungsleitung 5 mündet in einen Versorgungskanal 6, welcher
wiederum in einen Druckraum 7, der wie der Versorgungskanal 6 zu
einem Hochdruckbereich 8 des Kraftstoff-Injektors 1 gehört,
mündet. Der in den Druckraum 7 einströmende
Kraftstoff strömt bei einem Einspritzvorgang unmittelbar
in den Brennraum der Brennkraftmaschine. Der Kraftstoff-Injektor 1,
genauer ein Niederdruckbereich 9 des Kraftstoff-Injektors 1,
ist über einen nicht dargestellten Injektorrücklaufanschluss
an eine Rücklaufleitung 10 angeschlossen. Über
die Rücklaufleitung 10 kann eine später
noch zu erläuternde Steuermenge an Kraftstoff von dem Kraftstoff-Injektor 1 zu
dem Vorratsbehälter 3 abfließen und von
dort aus dem Hochdruckkreislauf wieder zugeführt werden.
-
Innerhalb
eines Injektorkörpers ist ein Einspritzventilelement 11 axial
verstellbar angeordnet. Dieses kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet
sein und beispielsweise aus einer Steuerstange und einer mit dieser
gekoppelten Düsennadel bestehen. Jedenfalls ragt das bevorzugt
einteilige Einspritzventilelement 11 bis in einen brennraumseitigen,
nicht gezeigten Düsenkörper und wirkt dort in
einer Schließstellung dichtend mit einem ebenfalls nicht
gezeigten Einspritzventilelementsitz in an sich bekannter Weise zusammen.
Wenn das Einspritzventilelement 11 an seinem Einspritzventilelementsitz
anliegt, d. h. sich in einer Schließstellung befindet,
ist der Kraftstoffaustritt aus einer mehrere Einspritzöffnungen
(nicht gezeigt) umfassenden Düsenlochanordnung gesperrt. Ist
es dagegen von seinem Einspritzventilelementsitz abgehoben, kann
Kraftstoff aus dem Druckraum 7 in einen Bereich unterhalb
des Einspritzventilelementes 11 und von dort aus durch
die Einspritzöffnungen, unter Hochdruck (Raildruck) stehend,
in den Brennraum gespritzt werden.
-
Von
einer oberen Stirnseite 12 des Einspritzventilelementes 11 und
einer in der Zeichnungsebene nach oben federkraftbelasteten Hülse 13 ist
ein Steuerraum 14 begrenzt, der über eine in die
Hülse 13 eingebrachte Zulaufdrossel 15 (Drosselbohrung) mit
unter Hochdruck stehendem Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich 8,
hier dem Druckraum 7, versorgt wird. Alternativ kann die
Zulaufdrossel 15 beispielsweise in einer später
noch zu erläuternden Drosselplatte 16 eingebracht
sein und den Steuerraum 14 mit dem Versorgungskanal 6 verbinden.
Die Hülse 13 mit darin eingeschlossenem Steuerraum 14 ist
radial außen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff umschlossen,
so dass ein ringförmiger Führungsspalt zwischen
Hülse 13 und dem Einspritzventilelement 11 vergleichsweise
kraftstoffdicht ist.
-
Diese
Hülse 13 stützt sich in axialer Richtung von
unten an der zuvor erwähnten Drosselplatte 16 ab,
in der ein eine Ablaufdrossel 17 aufweisender Ablaufkanal 18 eingebracht
ist, der im Wesentlichen parallel, oder auch unter einem Winkel,
zur Längsmittelsachse des Kraftstoff-Injektors 1 verläuft. Über
den die Ablaufdrossel 17 aufweisenden Ablaufkanal 18 ist
der Steuerraum 14 dauerhaft mit einem Steuerventilraum 19 verbunden,
der radial außen von zwei axial unmittelbar aneinander
anliegenden Plattenbauteilen 20, 21 begrenzt ist,
wobei das untere Plattenbauteil 20 sandwichartig zwischen
der Drosselplatte 16 und dem oberen Plattenbauteil 21 angeordnet
ist. Axial unten wird der Steuerventilraum 19 von der Drosselplatte 16 begrenzt
und axial oben von einem später noch zu erläuternden
Steuerventilelement 22 eines Steuerventils 23 (Servoventil).
Der Steuerventilraum 19 ist Teil des Steuerventils 23 und hydraulisch
mit dem einen piezoelektrischen Aktuator 24 aufnehmenden
Niederdruckbereich 9 verbindbar. Der Niederdruckbereich 9 ist
hydraulisch über den nicht gezeigten Injektorrücklaufanschluss
mit dem Vorratsbehälter 3 verbunden und liegt
somit auf Niederdruck.
-
In
den Steuerventilraum 19 mündet ein in dem gezeigten
Ausführungsbeispiel in das untere Plattenbauteil 20 eingebrachter
Verbindungskanal 25, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
als Drosselbohrung, genauer als Fülldrosselbohrung (F-Drossel),
ausgeführt ist, wobei der Verbindungskanal 25 den
Steuerventilraum 19 mit dem Hochdruckbereich 8,
genauer mit dem Versorgungskanal 6, verbindet.
-
Wie
sich aus 1 ergibt, handelt es sich bei dem
Steuerventil 23 um ein 3/2-Wegeventil, dessen nicht-hülsenförmiges
Steuerventilelement 22 zwischen einer unteren ersten Schaltstellung
und einer oberen zweiten Schaltstellung axial verstellbar ist. In der
gezeigten zweiten Schaltstellung liegt das Steuerventilelement 22 mit
einer zweiten (oberen) Dichtfläche 26 (Ringfläche)
an einem zweiten, vom oberen Plattenbauteil 21 gebildeten
Steuerventilsitz 27 an. Die zweite Dichtfläche 26 ist
dabei an einer oberen, von dem Einspritzventilelement 11 abgewandten Seite
des Steuerventilelementes 22 angeordnet. Wie sich weiter
aus 1 ergibt, ist das Steuerventilelement 22 mittels
einer als Schraubendruckfeder ausgebildeten Steuerschließfeder 28 in
Richtung zweiter (oberer) Schaltstellung federkraftbeaufschlagt.
Wie erwähnt, ist in der gezeigten zweiten Schaltstellung eine
hydraulische Verbindung zwischen dem Steuerraum 14 und
dem nicht gezeigten Injektorrücklaufanschluss unterbrochen.
Gleichzeitig ist der Steuerraum 14 über den Ablaufkanal 18 mit
Ablaufdrossel 17, den Steuerventilraum 19 sowie
den Verbindungskanal 25 hydraulisch mit dem Hochdruckbereich 8, genauer
dem Versorgungskanal 6, verbunden, so dass Kraftstoff über
den Verbindungskanal 25 in den Steuerraum 14 zur
schnelleren Rückbefüllung strömen kann.
-
In
der ersten (unteren) Schaltstellung liegt eine fest mit dem Steuerventilelement 22 verbundene
Hubeinstellscheibe 29, die sich axial oben an einer Ringschulter 30 des
bolzenförmigen Steuerventilelementes 22 abstützt
und auf einer in der Zeichnungsebene oberen Stirnseite 31 anliegt
und abdichtet, die den ersten (unteren) Steuerventilsitz 32 bildet. In
dieser ersten Schaltstellung verschließt die Hubeinstellscheibe 29,
die als Stanzteil ausgebildet ist, eine hier als Ringnut ausgebildete
Nut 33 (Ringkanal) in dem unteren Plattenbauteil 20 und
damit den Verbindungskanal 25, der in der nach oben offenen Ring-Nut,
genauer im Nutboden, ausmündet, so dass die hydraulische
unmittelbare Verbindung zwischen Hochdruckbereich 8 und
Steuerventilraum 19 unterbrochen ist, wodurch die in den
Niederdruckbereich 9 abströmende Kraftstoffmenge
reduziert ist.
-
Bei
in der ersten Schaltstellung befindlichem Steuerventilelement 22 kann
Kraftstoff aus dem Steuerraum 14 über den Ablaufkanal 18 und
den Steuerventilraum 19 in den Niederdruckbereich 9 und
von dort aus zum Injektorrücklaufanschluss strömen.
Die Durchflusswerte der Zulaufdrossel 15 und der Ablaufdrossel 17 sind
dabei derart aufeinander abgestimmt, dass in der ersten Schaltstellung
des Steuerventils 23 ein Nettoabfluss von Kraftstoff aus dem
Steuerraum 14 resultiert, wodurch der Druck im Steuerraum 14 abnimmt
und das Einspritzventilelement 11 entgegen der Federkraft
einer Schließfeder 34 vom Steuerventilsitz abhebt,
so dass Kraftstoff durch die nicht gezeigten Einspritzöffnungen
unmittelbar in den Brennraum strömen kann.
-
Bei
dem Steuerventilelement 22 handelt es sich um ein in axialer
Richtung druckausgeglichenes Steuerventilelement 22; dies
bedeutet, dass wenn sich das Steuerventilelement 22 in
der gezeigten (oberen) Schaltstellung befindet, wirken in axialer Richtung
keine (oder ggf. nur geringe) resultierenden hydraulischen Kräfte.
Dies wird dadurch erreicht, dass das Steuerventilelement 22 an
einer unteren Stirnseite 35 mit Niederdruck beaufschlagt
ist. Die untere Stirnseite 35 begrenzt in axialer Richtung nach
oben einen Ausgleichsraum 36, der zum Niederdruckbereich 9 des
Kraftstoff-Injektors 1 gehört bzw. über
einen Niederdruckkanal 37 hydraulisch mit dem Injektorrücklaufanschluss
verbunden ist. Der Ausgleichsraum 36 wird radial außen
von einer Führungshülse 38 begrenzt,
die vollständig in dem Steuerventilraum 19, genauer
in dem im unteren Plattenbauteil 20 vorgesehenen unteren
Abschnitt des Steuerventilraums 19, aufgenommen ist. Die
Führungshülse 38 wird von der Steuerschließfeder 28 in
axialer Richtung nach unten auf die Drosselplatte 16 federkraftbeaufschlagt.
Der Innendurchmesser der Führungshülse 38 bzw.
der Außendurchmesser eines zylindrischen, unteren Führungsabschnittes 39 des
Steuerventilelementes 22 entspricht, zumindest näherungsweise,
dem Durchmesser des oberen (zweiten) Steuerventilsitzes 27 bzw.
der kreisförmigen zweiten Dichtfläche 26 des
Steuerventilelementes 22.
-
Die
Hubeinstellscheibe 29 überragt einen durchmesserreduzierten
Abschnitt 40 des unteren Abschnittes des unteren Plattenbauteils 20 in
radialer Richtung nach außen und stützt sich am
ersten, als Flachsitz bzw. Doppeldichtsitz ausgebildeten Steuerventilsitz 31,
also unmittelbar am unteren Plattenbauteil 20, ab.
-
Damit
in der unteren (ersten) Schaltstellung des Steuerventils 23 durch
den Ablaufkanal 18 in den unteren Abschnitt des Steuerventilraums 19 strömender
Kraftstoff in den Niederdruckbereich 9 gelangen kann, in
dem in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Aktuator 24 angeordnet
ist, sind mehrere gleichmäßig über den
Umfang verteilt angeordnete (Kraftstoff-)Durchführungen 41 am
Innenumfang der z. B. als Stanzteil ausgebildeten Hubeinstellscheibe 29 ausgebildet,
wobei die Durchführungen 41 im Querschnitt L-förmig
bzw. beliebig, jedoch festigkeits- und strömungsoptimiert
ausgebildet sind und beim Stanzvorgang zur Herstellung der Hubeinstellscheibe 29 in
diese eingebracht werden. Der Aktuator wirkt über einen
hydraulischen Koppler 44 auf das Steuerventil 23.
-
2 zeigt
ausschnittsweise ein alternatives Ausführungsbeispiel eines
Kraftstoff-Injektors 1 mit Hubeinstellscheibe 29.
Zur Vermeidung von Wiederholungen werden im Folgenden im Wesentlichen
nur Unterschiede zu dem vorangehenden Ausführungsbeispiel
eingegangen. Im Hinblick auf die Gemeinsamkeiten wird auf 1 mit
zugehöriger Figurenbeschreibung verwiesen.
-
Im
Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist
der Verbindungskanal 25 als Nut in der oberen Stirnseite 31 des
unteren Plattenbauteils 20 ausgebildet und wird axial oben
auf seiner Längsseite von dem oberen Plattenbauteil 21,
genauer von der unteren Stirnseite des oberen Plattenbauteils 21, begrenzt.
Der Verbindungskanal 25 erstreckt sich in einer orthogonal
zur Längsmittelsachse L verlaufenden Ebene und mündet über
einen Drosselabschnitt 42 in eine als Ringnut ausgebildete
Nut 33, die mittels der Hubeinstellscheibe 29 in
der unteren Schaltstellung des Steuerventils 23 verschlossen
ist.
-
3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel mit zwei gegenüberliegenden
Bohrungen, anstatt einer Ringnut im unteren Plattenbauteil 20 ausgebildeten
Verbindungskanal 25, der, wie sich aus 5 ergibt, spiegelsymmetrisch
zu einer gedachten Spiegelebene E ausgebildet ist. Der Verbindungskanal 25 verbindet
den die beiden Plattenbauteile 20, 21 durchsetzenden
Versorgungskanal 6 (Hochdruckkanal) mit zwei in Bezug auf
die Längsmittelachse L des Steuerventilelementes 22 um
180° versetzt angeordnete Auslassöffnungen 43,
die von der in 3 gezeigten Hubeinstellscheibe 29,
die gemeinsam mit dem Steuerventilelement 22 verstellbar
ist, verschließbar sind. Die Auslassöffnungen 43 sind
jeweils über einen Drosselabschnitt 42 mit dem
nutförmigen Abschnitt des Verbindungskanals 25 verbunden.
-
In
den 4a und 4b ist
ein Ausführungsbeispiel einer Hubeinstellscheibe 29 gezeigt, wobei
in 4b die Schnittdarstellungen an der Schnittlinie
A-A gemäß 4a gezeigt
ist. Zu erkennen sind die gleichmäßig über
den Umfang verteilt angeordneten, am Innenumfang platzierten Durchführungen 41,
die im Längsschnitt, wie sich aus 4b ergibt,
L-förmig konturiert sind, bzw. auch beliebig festigkeits-
und strömungsoptimiert gestaltet werden können.
Durch die Durchführungen 41 kann bei in der unteren
Schaltstellung befindlichem Steuerventilelement 22 Kraftstoff
aus dem unteren Abschnitt des Steuerventilraums 19 in den oberen
Abschnitt und von dort aus in den Niederdruckbereich 9 und
von diesem in den Vorratsbehälter 3 strömen.
-
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
-
- - DE 102004030445
A1 [0002]
- - DE 102008001330 [0003, 0006]