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Die Erfindung betrifft einen Injektor, insbesondere Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine, aufweisend ein Aktormodul, beherrschend ein Ventil zur Einstellung eines Durchflusses eines fluiden Mediums, wobei das Ventil einen Steuerraum zur Steuerung eines Steuerkolbens über einen Absteuerkanal in einem Ventilstück mit einem Niederdruckbereich verbindet.
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Stand der Technik
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Ein derartiger Injektor ist aus der
DE 10 2007 044 356 A1 bekannt. Dieser Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine weist einen zwischen einer Schließstellung und einer den Kraftstofffluss freigebenden Öffnungsstellung verstellbaren Nadelkörper auf, der mittels eines ein hülsenförmiges Ventilelement aufweisenden Ventils ansteuerbar ist. Dabei wirkt das Ventilelement mit einem an einem Bauelement angeordneten Ventilsitz zusammen. Dieser Injektor weist einen von dem Ventilelement umschlossenen und von dem Bauelement separaten Druckstift auf und der Ventilsitz ist als Außenkonus ausgebildet. Schließlich ist in einem Ventilkörper des Injektors ein Raum angeordnet, der über einen Kanal mit dem Niederdruckbereich des Injektors verbunden ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Injektor bereitzustellen, bei dem die auf die Ankerplatte des Aktormuduls einwirkenden Druckspitzen reduziert sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zumindest ein zusätzlicher Absteuerkanal in das Ventilstück eingelassen ist. Ein zusätzlicher Absteuerkanal in dem Ventilstück bringt folgende Vorteile, die im Ergebnis zu einem weniger welligen Mengen- und Schließdauerkennfeld führen:
- – Es wird eine Vergrößerung des Ablaufquerschnittes und damit eine Verringerung der Neigung zur Bildung von Staudruck im Ventilnapf erreicht,
- – durch eine Erhöhung der Abflussorte reduziert sich der Laufweg von eventuell entstehenden Druckwellen im Ventilnapf bis zur nächsten Ablaufbohrung im Niederdruckbereich,
- – durch den schnelleren Abfluss der Menge des fluiden Mediums reduziert sich die Einwirkzeit einer Drucküberhöhung auf den Ankerplattensitzbereich und die Ankerplatte.
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Dadurch werden insgesamt auf die Ankerplatte einwirkenden Druckspitzen reduziert und dadurch werden Welligkeiten in Schließdauer und im Mengenkennfeld des Injektors reduziert.
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In Weiterbildung der Erfindung sind drei, vier, fünf oder sechs Absteuerkanäle in das Ventilstück eingelassen. Hierdurch wird ein schnellerer Druckabbau unter der Ankerplatte erreicht und somit eine verkürzte Einwirkzeit der hierdurch bewirkten zusätzlichen Kraft erreicht.
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In Weiterbildung der Erfindung sind die Absteuerkanäle auf dem Umfang des Ventilstücks verteilt angeordnet. Die Verteilung kann symmetrisch oder unsymmetrisch ausgerichtet sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Absteuerkanäle eine von einer radialen Abströmrichtung abweichende Ausrichtung und/oder Ausbildung auf. Dadurch wird eine Reduktion von statischen Staudrücken erreicht, da die freigesetzte Energie in eine (Drall-)Bewegung umgesetzt werden kann.
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Zusammenfassend werden folgende Vorteile erreicht:
- – Es wird eine Reduzierung von Druckspitzen, die auf die Ankerplatte einwirken, erreicht,
- – es wird eine Verbesserung der Kennfeldlinearität bezüglich der Kraftstoffmenge und/oder der Schließdauer des Ventils erreicht,
- – es wird eine Erhöhung der Zumessgenauigkeit erreicht, da wellige Kennfelder nur schlecht in einer Datei des Kennfelds ablegbar sind.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch einen Injektor,
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2 einen Längsschnitt durch einen Ventilkörper eines Injektors und
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3 Varianten von Absteuerkanälen, die in ein Ventilstück eingelassen sind.
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Ausführungsform der Erfindung
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1 zeigt einen Kraftstoffinjektor, der insbesondere bei Common-Rail-Einspritzsystemen für selbstzündende Brennkraftmaschinen eingesetzt wird. Bei einem solchen Common-Rail-Einspritzsystem wird von einer Hochdruckpumpe Kraftstoff mit einem Druck von beispielsweise mehr als 1600 bar gesteuert über eine Zumesseinrichtung einem Hochdruckspeicher (Rail) zugeführt und in dem Hochdruckspeicher gespeichert. Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor ist mit dem Hochdruckspeicher über eine Hochdruckleitung verbunden, die mit einem Anschlussstutzen 1 des Kraftstoffinjektors verschraubt ist. In dem Anschlussstutzen 1 ist ein Filter 2 eingesetzt, der mögliche Verunreinigungen in dem Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor fernhalten soll.
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Der über den Anschlussstutzen 1 zugeführte Kraftstoff wird über einen Zulaufkanal 3 mit eingesetzter Drossel einem Steuerraum 4 zugeführt, der endseitig eines Nadelkörpers 5 in einer Nadelkörperführung 6 angeordnet ist. Die Nadelkörperführung 6 ist seinerseits in einem Ventilkörper 7 angeordnet und festgelegt, wobei auch der Anschlussstutzen 1 in den Ventilkörper 7 eingeschraubt ist. Weiterhin ist benachbart zu der Nadelkörperführung 6 beziehungsweise zu dem Ventilkörper 7 ein Aktormodul 8 angeordnet, dessen Funktion nachfolgend noch beschrieben wird.
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Gegenüberliegend zu dem Steuerraum 4 ist an dem Ventilkörper 7 eine Ventilkörperspitze 9 mittels einer Überwurfmutter 10 befestigt. Der Nadelkörper 5 erstreckt sich mit einer Nadelkörperspitze 11 bis in den endseitigen Bereich der Ventilkörperspitze 9 und bildet einen Ventilsitz 19, von dem in die Nadelkörperspitze 11 eingelassene Einspritzkanäle 12, durch die im geöffneten Zustand des Nadelkörpers 5 Kraftstoff in Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, von der nachfolgend erläuterten Kraftstoffzuführung abgesperrt sind.
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Zur Kraftstoffzuführung zu dem den Einspritzkanälen 12 vorgeschalteten Ventilsitz 19, der von der Nadelkörperspitze 11 und der Ventilkörperspitze 9 gebildet wird, ist ein von einem Absatz 17 begrenzter Speicherraum 16 in der Ventilkörperspitze 9 umgebend den Nadelkörper 5 angeordnet. Weiterhin führt von einem Nadeldruckfederraum 18 eine ebenfalls nicht dargestellte Strömungsverbindung bis zu der Nadelkörperspitze 11 anschließend an den Ventilsitz 19. Der Nadelkörper 5 wird weiterhin von einer in dem Nadelkörperfederraum 18 angeordneten Nadelkörperfeder 13 in Richtung zu dem Ventilsitz 19 gedrückt und unterstützt somit die von dem in den Steuerraum 4 herrschenden Kraftstoffdruck ausgeübte Druckkraft auf den Nadelkörper 5.
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Um den Nadelkörper 5 und dessen Nadelkörperspitze 11 in die geöffnete Position zur Einspritzung von Kraftstoff durch die Einspritzkanäle 12 zu bringen, wird der Kraftstoffdruck in den Steuerraum 4 soweit reduziert, bis der anstehende Kraftstoffdruck den Nadelkörper 5 gegen die Kraft der Nadelkörperfeder 13 in Richtung zu dem Steuerraum 4 drückt.
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Um den Kraftstoffdruck in dem Steuerraum 4 gezielt zu steuern, ist der Steuerraum 4 über einen Ablaufkanal 14 mit einer eingeschalteten Drossel mit einem von dem Aktormodul 8 betätigten Ventil 15 verbunden, wobei das Ventil 15 aktormodulseitig mit einem Niederdruckbereich des Kraftstoffsystems verschaltet ist. Wird das Ventil 15 von dem Aktormodul 8 in seine offene Position bewegt, strömt Kraftstoff aus dem Steuerraum 4 über den Ablaufkanal 14 durch das Ventil 15 und weiter über erfindungsgemäße Absteuerkanäle 25, 25a (3) in den Niederdruckbereich des Kraftstoffsystems und der Druck in dem Steuerraum 4 wird folglich reduziert. Dabei sind die Drosseln in dem Zulaufkanal 3 und in dem Ablaufkanal 14 so abgestimmt, dass mehr Kraftstoff durch den Ablaufkanal 14 abströmen kann als durch den Zulaufkanal 3 in den Steuerraum 4 nachströmt.
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Ausweislich der 2 weist der Aktor einen Magnetkern 20 auf, der im bestromten Zustand eine Ankerplatte 21 anzieht. Die Ankerplatte 21 wirkt mit einer Ankernadel 22 zusammen, die ihrerseits zusammen mit einem Ankerplattenhals 27 der Ankerplatte 21 mit einem Ventilstück 23 zusammenwirkt. Das Ventilstück 23 weist einen Ventilsitz 24 auf, mit dem die Ankernadel 22 beziehungsweise der Ankerplattenhals 27 bei nicht bestromten Magnetkern 20 zusammenwirkt. In diesem Fall ist der Ablaufkanal 14 mit der an den Ventilsitz 24 angrenzenden Drossel geschlossen. Wird wie in der 2 dargestellt, die Ankerplatte 21 und somit die Ankernadel 22 und der Ankerplattenhals 27 von dem Ventilsitz 24 wegbewegt, wird das Ventil 15 mit einer vergrößerten Wirkfläche geöffnet und der Kraftstoff gelangt entlang des Ventilsitzes 24 in Absteuerkanäle 25, 25a die in einen Fortsatz der Ankerplatte 21 bildenden führenden Ventilnapf 26 eingelassen sind. Beispielsweise können die Absteuerkanäle 25, 25a als Bohrungen ausgebildet sein.
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3 zeigt Varianten der Absteuerkanäle 25, 25a. Beispielweise können gemäß der beiden linken Darstellungen vier oder sechs Absteuerkanäle 25 in den Ventilnapf 26 des Ventilstücks 23 symmetrisch eingearbeitet sein.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß einer dritten Darstellung weist wiederum zwei Absteuerkanäle 25 mit einer radialen Abströmrichtung und zwei weitere Absteuerkanäle 25a mit einer von einer radialen Abströmrichtung abweichenden Ausrichtung auf. Bei dieser Ausführungsform sind die Absteuerkanäle 25a unsymmetrisch auf den Umfang des Ventilnapfs 26 angeordnet.
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Eine weitere Ausbildungsform gemäß einer vierten Darstellung sieht vor, zwei Absteuerkanäle 25 in einer radialen Abströmrichtung in den Ventilnapf 26 einzuarbeiten, während zwei weitere Absteuerkanäle 25a geneigt in den Ventilnapf 26 eingelassen sind. Diese beiden letztgenannten Absteuerkanäle 25a führen dazu, dass dem abströmenden Kraftstoff eine Drallbewegung aufgezwungen wird.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß einer fünften Darstellung weist wiederum zwei Absteuerkanäle 25 mit einer radialen Abströmrichtung und vier weitere Absteuerkanäle 25a mit einer von einer radialen Abströmrichtung abweichenden Ausrichtung auf.
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Abschließend wird darauf hingewiesen, dass auch beliebige Kombinationen der zuvor dargestellten Ausführungsbeispiele im Rahmen der Erfindung umsetzbar sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007044356 A1 [0002]
