DE19935519C2

DE19935519C2 - Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19935519C2
Application number: DE1999135519
Authority: DE
Inventors: Arne Schneemann; Shwan Sabir
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2002-05-08
Anticipated expiration: 2019-07-29
Also published as: DE19935519A1

Abstract

Es wird ein Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von unter hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine beschrieben, mit einem Injektorgehäuse (101), einer Düsennandel (103), die eine in einer in dem Injektorgehäuse (101) ausgebildeten Führungsbohrung (102) längsverschieblich gelagerten Düsennadelschaft (104) und eine mit einem im vorderen Ende des Injektorgehäuses (101) ausgebildeten Ventilsitz (106) im Sinne eines Öffnens und Schließens eines Ventilöffnungsquerschnitts zusammenwirkende Düsennadelspitze (105) aufweist, einem Hochdruckkanal (107) zur Zuführung von unter hohem Druck stehendem einzuspritzenden Kraftstoff, einem an der Vorderseite der Führungsbohrung (102) dem Düsennadelschaft (104) vorgelagerten, von dem über den Hochdruckkanal (107) zugeführten einzuspritzenden Kraftstoff unter hohem Druck beaufschlagten Düsenvorraum (108), einem mit der Düsennadel (103) gekoppelten, von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagten Steuerraum (109), der mittels eines Steuerventils (110) im Sinne eines Öffnens der Düsennadel (103) druckentlastbar ist, und mit einer die Düsennadel (103) in Schließrichtung beaufschlagenden Rückstellfeder (116), welche sich an einem Ende gegen ein an der Düsennadel (103) ausgebildetes erstes Widerlager (120) und am anderen Ende gegen ein zweites Widerlager (121) abstützt. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, daß die Düsennadel (103) einen in Längsrichtung derselben verlaufenden Hohlraum aufweist, ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von unter hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzt ist.

Ein solcher bekannter Kraftstoffinjektor, wie er beispielsweise in der EP 0 937 891 A2 dargestellt ist, umfaßt ein Injektorgehäuse und eine Düsennadel, die einen in einer in dem Injektorgehäuse ausgebildeten Führungsbohrung längsverschieblich gelagerten Düsennadelschaft und eine mit einem im vorderen Ende des Injektorgehäuses ausgebildeten Ventilsitz im Sinne eines Öffnens und Schließens eines Ventilöffnungsquerschnitts zusammenwirkende Düsennadelspitze aufweist. Zur Zuführung von unter hohem Druck stehendem einzuspritzendem Kraftstoff ist ein Hochdruckkanal vorgesehen. An der Vorderseite der Führungsbohrung ist dem Düsennadelschaft ein von dem über den Hochdruckkanal zugeführten einzuspritzenden Kraftstoff unter hohem Druck beaufschlagter Düsenvorraum vorgelagert. Mit der Düsennadel ist ein von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagter Steuerraum gekoppelt, der mittels eines Steuerventils im Sinne eines Öffnens der Düsennadel druckentlastbar ist. Weiterhin ist eine die Düsennadel in Schließrichtung beaufschlagende Rückstellfeder vorgesehen, welche sich an einem Ende gegen ein an der Düsennadel ausgebildetes erstes Widerlager und am anderen Ende gegen ein zweites Widerlager abstützt. Das zweite Widerlager wird von einem Kolben gebildet, der an einen Steuerraum angrenzt, und der durch ein piezoelektrisches Element gegenüber dem Injektorgehäuse verschiebbar ist. Durch die Verschieblichkeit des Kolbens wird die Federvorspannung geändert und dadurch die Wirkung des Piezoaktors unterstützt. Die bei diesem Injektor notwendige Hubübersetzung stellt eine fertigungstechnisch aufwendige Lösung dar.

Aus der EP 0 526 616 B1 ist eine mit einer Einzelkraftstoffeinspritzpumpe gekoppelte Kraftstoffeinspritzeinrichtung bekannt, bei der eine Schließfeder in einer hohl ausgebildeten Düsennadel vorgesehen ist. Weiter ist aus der DE 29 09 307 A1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einem in einem Injektor integrierten Einzelspeicher zum Vorhalten von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff bekannt.

Aus der GB 2 336 627 A geht ein Injektor als bekannt hervor, bei dem die Schließfeder in einer Bohrung der Ventilnadel angeordnet ist. Die Bohrung steht in Verbindung mit einer Steuerkammer, in die sich das Ende der Ventilnadel erstreckt. Bohrung und Steuerkammer bilden ein großes Volumen, was für hohe Ansprechgeschwindigkeiten des Injektors ungünstig ist.

Beim Injektor nach der US 3,464,627 A ist der Steuerraum unmittelbar an der Rückseite der Düsennadel angeordnet. Die Rückstellfeder ist jedoch im Steuerraum integriert, so daß sich ein im Hinblick auf die Ansprechgeschwindigkeit ungünstig großes Steuervolumen ergibt.

In dem Patent Abstracts of Japan JP 5-272 424 A ist ein Injektor dargestellt, bei der ein Kraftstoffspeicherraum im Injektorgehäuse integriert ist. Die Schließfeder liegt auf dem Umfang der Düsennadel, die mittels des im Speichervolumen herrschenden Kraftstoffdrucks gesteuert wird.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kraftstoffinjektor zu schaffen, der in fertigungstechnischer Hinsicht günstig ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor ist zum Einspritzen von unter hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine vorgesehen. Der Kraftstoffinjektor umfaßt ein Injektorgehäuse und eine Düsennadel, die einen in einer in dem Injektorgehäuse ausgebildeten Führungsbohrung längsverschieblich gelagerten Düsennadelschaft und eine mit einem im vorderen Ende des Injektorgehäuses ausgebildeten Ventilsitz im Sinne eines Öffnens und Schließens eines Ventilöffnungsquerschnitts zusammenwirkende Düsennadelspitze aufweist. Ein Hochdruckkanal dient zur Zuführung von unter hohem Druck stehendem einzuspritzenden Kraftstoff. An der Vorderseite der Führungsbohrung ist dem Düsennadelschaft ein von dem über den Hochdruckkanal zugeführten einzuspritzenden Kraftstoff unter hohem Druck beaufschlagter Düsenvorraum vorgelagert. Mit der Düsennadel ist ein von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagter Steuerraum gekoppelt, der mittels eines Steuerventils im Sinne eines Öffnens der Düsennadel druckentlastbar ist. Die Düsennadel wird von einer Rückstellfeder in Schließrichtung beaufschlagt, welche sich an einem Ende gegen ein an der Düsennadel ausgebildetes erstes Widerlager und an dem anderen Ende gegen ein zweites Widerlager abstützt. Die Düsennadel ist mit einem in Längsrichtung derselben verlaufenden Hohlraum versehen, welcher einen Federraum bildet, in dem die Rückstellfeder angeordnet ist. Das zweite Widerlager wird von einem in der Düsennadel längsverschieblich geführten Federkolben gebildet, der erfindungsgemäß gegenüber dem Injektorgehäuse ortsfest gelagert ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors ist es vorgesehen, daß der Federraum im Düsennadelschaft angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, daß bei geringem Bauraum eine hohe Festigkeit der Nadel/Feder-Anordnung erhalten wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors ist es vorgesehen, daß der Düsennadelschaft über einen großen Teil oder im wesentlichen seine ganze Länge in der Führungsbohrung geführt wird. Dies hat den Vorteil, daß die Führungsnadel eine große Führungslänge besitzt, was bei einer herkömmlichen Anordnung der Rückstellfeder am Außenumfang der Düsennadel nicht der Fall ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors sind Druckausgleichsbohrungen vorgesehen, welche eine Strömungsverbindung des Inneren des Federraums mit der Umgebung der Düsennadel herstellen.

Hierbei ist es vorzugsweise vorgesehen, daß die Druckausgleichsbohrungen das der Düsennadelspitze zugewandte Ende des Federraums mit dem Düsenvorraum verbinden.

Vorzugsweise ist die Rückstellfeder eine Spiralfeder.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors ist es vorgesehen, daß der Steuerraum an der Rückseite der Düsennadel angeordnet ist, wobei der den Steuerraum beaufschlagende, unter hohem Druck stehende Kraftstoff im Sinne eines Schließens der Düsennadel auf die Rückseite des den Federraum umgebenden Bereichs der Düsennadel einwirkt.

Gemäß einer Ausführungsform hiervon ist es vorgesehen, daß das Steuerventil in der Nähe des rückwärtigen Endes des Injektorgehäuses angeordnet ist, und daß das Steuerventil über einen in Längsrichtung durch das Injektorgehäuse verlaufenden Steuerkanal mit dem Steuerraum verbunden ist.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform dazu ist es vorgesehen, daß das Steuerventil an den Steuerraum anschließend an der Rückseite der Düsennadel angeordnet ist und über einen kurzen Steuerkanal mit dem Steuerraum gekoppelt ist. Der Vorteil hiervon ist es, daß eine kurze Baulänge des Injektors realisiert werden kann.

Vorzugsweise sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors, bei denen der den Federraum bildende Hohlraum durch eine in Längsrichtung der Düsennadel verlaufende Bohrung gebildet ist, in welcher an dem der Düsennadelspitze abgewandten Ende ein Federkolben bezüglich dem Injektorgehäuse ortsfest und in der den Federraum bildenden Bohrung längsverschieblich gelagert ist, wobei das zweite Widerlager der Rückstellfeder an dem Federkolben vorgesehen ist, vorgesehen, daß der Steuerraum durch einen den Federkolben umgebenden ringförmigen Raum gebildet ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hiervon ist es vorgesehen, daß der das Steuerventil mit dem ringförmigen Steuerraum verbindende Steuerkanal sich in mindestens zwei über den Umfang des ringförmigen Raums verteilt in den Steuerraum eintretende Teilkanäle verzweigt.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors der Art, bei der das Steuerventil an den Steuerraum anschließend an der Rückseite der Düsennadel angeordnet ist und über einen kurzen Steuerkanal mit dem Steuerraum gekoppelt ist, ist an der rückwärtigen Seite des Steuerventils im Injektorgehäuse ein Einzelspeicher zum Vorhalten von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff in Form eines Raums vorgesehen, dessen Volumen groß ist verglichen mit dem Volumen des Hochdruckkanals und des Düsenvorraums. Hierdurch kann bei kurzer Baulänge des Injektors ein in diesem integrierter Einzelspeicher vorgesehen werden.

Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a) und b) einen etwas schematisierten Längsschnitt durch einen Kraftstoffinjektor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, sowie einen vergrößerten Ausschnitt daraus;

Fig. 2a) bis d) schematisierte Längsschnitte durch Einspritzdüse eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors zur Erläuterung der verschiedenen Phasen beim Öffnen und Schließen der Düse;

Fig. 3 einen etwas schematisierten Längsschnitt durch einen Kraftstoffinjektor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 4 einen etwas schematisierten Längsschnitt durch einen Kraftstoffinjektor nach dem Stand der Technik.

Zuerst soll anhand der Fig. 4 ein Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von unter hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine beschrieben werden, wie er nach dem Stand der Technik bekannt ist. Der insgesamt mit dem Bezugszeichen 300 bezeichnete Kraftstoffinjektor umfaßt ein Injektorgehäuse 301, in welchem eine Düsennadel 303 mit einem Düsennadelschaft 304 in einer in dem Injektorgehäuse 301 ausgebildeten ersten Führungsbohrung 302 längsverschieblich gelagert ist. Die Düsennadel 303 hat eine Düsennadelspitze 305, die mit einem im vorderen Ende des Injektorgehäuses 301 ausgebildeten Ventilsitz 306 im Sinne eines Öffnens und Schließens eines Ventilöffnungsquerschnitts zusammenwirkt, der zwischen der Nadelspitze 305 und dem Ventilsitz 306 vorgesehen ist. Ein Hochdruckkanal 307 ist zur Zuführung von unter hohem Druck stehendem einzuspritzenden Kraftstoff vorgesehen, welcher über einen Druckanschluß 329 zugeführt wird. Der Kraftstoff wird in einem ölelastischen Druckspeicher (Common Rail) unter hohem Druck vorgehalten, in welchen er mittels einer Hochdruckpumpe von einem Kraftstoffvorrat gefördert wird (in der Figur nicht dargestellt). An der Vorderseite der ersten Führungsbohrung 302 ist dem Düsennadelschaft 304 ein Düsenvorraum 308 vorgelagert in dem Injektorgehäuse 301 vorgesehen, der von dem über den Hochdruckkanal 307 zugeführten einzuspritzenden Kraftstoff unter hohem Druck beaufschlagt wird. Ein Steuerraum 309, der über einen mit dem Hochdruckkanal 307 in Verbindung stehenden Drosselkanal 314 mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagt wird, ist über eine Nadelstelze 322, welche in einer in dem Injektorgehäuse 301 angeordneten Führungshülse 330 in Längsrichtung des Kraftstoffinjektors 300 verschieblich gelagert ist, mit der Düsennadel 303 gekoppelt. An der Rückseite des Steuerraums 309 ist ein Steuerventil 310 vorgesehen, das durch einen Ventilkörper 312 und einen Schließkörper 313 gebildet ist. Der Schließkörper 313 des Steuerventils 310 ist mit einem Solenoid 326 funktionsmäßig gekoppelt, durch welches das Steuerventil 310 geöffnet und geschlossen wird. Bei geschlossenem Steuerventil 310 wird die Düsennadel 303 über die Nadelstelze 322 durch den im Steuerraum 309 anstehenden hohen Druck geschlossen gehalten, während bei Öffnen des Steuerventils 310 der Steuerraum 309 im Sinne eines Öffnens der Düsennadel 303 über die Nadelstelze 322 druckentlastbar ist. An der Rückseite der die Düsennadel 303 führenden ersten Führungsbohrung 302 ist zwischen der Düsennadel 303 und dem Steuerraum 309 und die Nadelstelze 322 teilweise umgebend ein Niederdruckraum 331 ausgebildet, über welchen vom Düsenvorraum 308 über die erste Führungsbohrung 302 und vom Steuerraum 309 über die Führungshülse 330 übertretender Kraftstoff als Leckagemenge abgeführt wird.

Das vordere Ende der Nadelstelze 322 umgebend ist in dem Niederdruckraum 331 zwischen einem an der Rückseite der Düsennadel 303 vorgesehenen ersten Widerlager 320 und einem am Injektorgehäuse 301 vorgesehenen zweiten Widerlager 321 eine Rückstellfeder 316 zum Schließen der Düsennadel 303 vorgesehen. Die Düsennadel 303 wird bei Druckentlastung des Steuerraums 309 über das Steuerventil 310 durch den im Düsenvorraum 308 am Düsennadelschaft 304 angreifenden Kraftstoffdruck geöffnet. Die bei der Druckentlastung des Steuerraums 309 über das Steuerventil 310 abfließende Kraftstoffmenge wird gemeinsam mit der Kraftstoffmenge aus dem Niederdruckraum 331 über einen Leckagekanal 332 abgeführt.

Nun soll anhand der Fig. 1a) und b) ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors zum Einspritzen von unter hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine beschrieben werden. Ähnlich wie bei dem bekannten Kraftstoffinjektor ist bei dem hier gezeigten, insgesamt mit dem Bezugszeichen 100 bezeichneten Kraftstoffinjektors in einem Injektorgehäuse 101 eine Düsennadel 103 mit einem Düsennadelschaft 104 in einer in dem Injektorgehäuse 101 ausgebildeten Führungsbohrung 102 längsverschieblich gelagert. Die Düsennadel 103 hat an ihrem vorderen Ende eine Düsennadelspitze 105, die mit einem im vorderen Ende des Injektorgehäuses 101 ausgebildeten Ventilsitz 106 im Sinne eines Öffnens und Schließens eines Ventilöffnungsquerschnitts zusammenwirkt, welcher zwischen der Düsennadelspitze 105 und dem Ventilsitz 106 vorgesehen ist. Zur Zuführung von unter hohem Druck stehendem einzuspritzenden Kraftstoff ist ein Hochdruckkanal 107 in dem Injektorgehäuse 101 ausgebildet. Der einzuspritzende Kraftstoff wird über Kraftstoffzulaufkanal 141 und über einen einen Druckanschluß 129 von einem ölelastischen Speicher (Common Rail) zugeführt, zu welchem der Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorrat mittels einer Hochdruckpumpe gefördert wird (nicht gezeigt). An der Vorderseite der ersten Führungsbohrung 102 ist dem Düsennadelschaft 104 ein Düsenvorraum 108 vorgelagert, der von dem über den Hochdruckkanal 107 zugeführten einzuspritzenden Kraftstoff unter hohem Druck beaufschlagt wird. Insoweit ist der in Fig. 1a) gezeigte Kraftstoffinjektor der in Fig. 4 gezeigten Kraftstoffinjektor der bekannten Art ähnlich.

Abweichend von dem Kraftstoffinjektor der bekannten Art weist der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor einen in der Düsennadel 103 ausgebildeten und in Längsrichtung derselben verlaufenden Hohlraum auf, welcher einen Federraum 115 bildet, in welchem eine Rückstellfeder 116 angeordnet ist, die die Düsennadel 103 in Schließrichtung beaufschlagt. Der die Rückstellfeder 116 aufnehmende Federraum 115 ist im Düsennadelschaft 104 der Düsennadel 103 angeordnet. Der Düsennadelschaft 104 der Düsennadel 103 ist im wesentlichen über seine ganze Länge in der in dem Injektorgehäuse 101 ausgebildeten Führungsbohrung 102 geführt. Die Rückstellfeder 11b stützt sich an einem ersten Ende, nämlich an dem dem vorderen Ende des Injektorgehäuses 101 zugewandten Ende gegen ein erstes Widerlager 120 ab, welches an dem der Düsennadelspitze 105 zugewandten Ende des Federraums 115 angeordnet ist. Am anderen Ende stützt sich die Rückstellfeder 116 gegen ein zweites Widerlager 121 ab, welches mit dem Injektorgehäuse 101 gekoppelt ist. Hierzu ist der den Federraum 115 bildende Hohlraum durch eine in Längsrichtung der Düsennadel 103 in den Düsennadelschaft 104 verlaufende Bohrung gebildet, in welcher an dem der Düsennadelspitze 105 abgewandten Ende ein Federkolben 134 bezüglich dem Injektorgehäuse 101 ortsfest und in der den Federraum 115 bildenden Bohrung längsverschieblich gelagert ist, wobei das zweite Widerlager 121 der Rückstellfeder 116 an diesem Federkolben 134 vorgesehen ist.

An dem der Düsennadelspitze 105 zugewandten Ende des Federraums 115 sind Druckausgleichsbohrungen 133 vorgesehen, welche eine Strömungsverbindung des Inneren des Federraums 115 mit dem die Düsennadel 103 umgebenden Düsenvorraum 108 herstellen. Die in dem Federraum 115 angeordnete Rückstellfeder 116 ist eine Spiralfeder.

Wie in Fig. 1a) und insbesondere in der einen entsprechenden Ausschnitt in vergrößerter Darstellung zeigenden Fig. 1b) zu sehen ist, ist der Steuerraum 109 an der Rückseite der Düsennadel 103 bzw. des Düsennadelschafts 104 angeordnet, wobei der den Steuerraum 109 beaufschlagende, unter hohem Druck stehende Kraftstoff im Sinne eines Schließens der Düsennadel 103 auf die Rückseite des den Federraum 115 umgebenden Bereichs des Düsennadelschafts 104 einwirkt, wobei der Steuerraum 109 in Form eines den Federkolben 134 umgebenden ringförmigen Raums ausgebildet ist.

Bei dem in Fig. 1a) dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors ist das Steuerventil 110 in der Nähe des rückwärtigen Endes des Injektorgehäuses 101 angeordnet. Das Steuerventil 110 enthält einen Ventilkörper 112, welcher über einen Drosselkanal 114 eine Strömungsverbindung mit dem zum Druckanschluß 129 führenden Kraftstoffzulaufkanal 141 bildet, sowie einen Schließkörper 113, der mit einem im hinteren Ende des Injektorgehäuses 101 vorgesehenen Solenoid 126 funktionsmäßig gekoppelt ist. Das Steuerventil 110 ist über einen in Längsrichtung durch das Injektorgehäuse 101 verlaufenden Steuerkanal 140 mit dem an der Rückseite der Düsennadel 103 angeordneten Steuerraum 109 verbunden. Der Steuerkanal 140 verzweigt sich in mindestens zwei über den Umfang des ringförmigen Raums verteilt in den Steuerraum 109 eintretende Teilkanäle 140a, b.

Fig. 2a) bis d) zeigt in vier Phasen den Vorgang des Öffnens und Schließens der Düse des Kraftstoffinjektors.

In Fig. 2a) ist in einer ersten Phase der geschlossene Zustand der Einspritzdüse gezeigt, wobei der im Steuerraum 109 unter hohem Druck anstehende Kraftstoff auf die Rückseite der Düsennadel 103 einwirkt und die Düsennadel 103 zusammen mit der Kraft der Rückstellfeder 116 gegen den im Düsenvorraum 108 herrschenden Kraftstoffdruck geschlossen hält. Für die Schließkraft F_S gilt: F_S = F_hydr + F_Feder.

Für die in Fig. 2b) gezeigte Öffnungsphase sowie für die in Fig. 2c) gezeigte Offenphase, in welcher die Düsennadel 103 am oberen Anschlag ansteht, ist der Steuerraum 109 durch Öffnen des Steuerventils 110 von dem darin anstehenden Kraftstoffdruck entlastet, so daß der im Düsenvorraum 108 anstehende Kraftstoffdruck die Schließkraft der Feder überschreitet. Somit gilt für die Öffnungskraft F_Ö: F_Ö = F_hydr - F_Feder.

In der in Fig. 2d) gezeigten Schließphase wird zunächst die Düsennadel 103 durch die Kraft der Rückstellfeder 116 geschlossen, so daß für die Schließkraft F_S gilt: F_S = F_Feder, wonach der in Fig. 2a) gezeigte Schließzustand wieder erreicht wird.

In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors zum Einspritzen von unter hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine dargestellt. Der insgesamt mit dem Bezugszeichen 200 versehene Kraftstoffinjektor umfaßt ein Injektorgehäuse 201, in welchem eine Düsennadel 203 mit einem Düsennadelschaft 204 in einer in dem Injektorgehäuse 201 ausgebildeten Führungsbohrung 202 längsverschieblich gelagert ist. Die Düsennadel 203 hat eine Düsennadelspitze 205, die mit einem im vorderen Ende des Injektorgehäuses 201 ausgebildeten Ventilsitz 206 im Sinne eines Öffnens und Schließens eines Ventilöffnungsquerschnitts zusammenwirkt, der zwischen der Düsennadelspitze 205 und dem Ventilsitz 206 gebildet ist. Ein Hochdruckkanal 207 zur Zuführung von unter hohem Druck stehendem einzuspritzendem Kraftstoff ist in dem Injektorgehäuse 201 ausgebildet. An der Vorderseite der Führungsbohrung 202 ist dem Düsennadelschaft 204 ein Düsenvorraum 208 vorgelagert, der von dem über den Hochdruckkanal 207 zugeführten einzuspritzenden Kraftstoff unter hohem Druck beaufschlagt wird. Eine die Düsennadel 203 in Schließrichtung beaufschlagende Rückstellfeder 216 ist in einem Federraum 215 angeordnet, welcher durch einen im Düsennadelschaft 204 der Düsennadel 203 ausgebildeten in Längsrichtung derselben verlaufenden Hohlraum gebildet ist. Der Düsennadelschaft 204 wird im wesentlichen über seine ganze Länge in der Führungsbohrung 202 geführt. Ein erstes Widerlager 220, gegen welches sich die Rückstellfeder 216 mit ihrem einen Ende abstützt, ist an den der Düsennadelspitze 205 zugewandten Ende des Federraums 215 angeordnet, ein zweites Widerlager 221, gegen das sich die Rückstellfeder 216 mit ihrem anderen Ende abstützt, ist mit dem Injektorgehäuse 201 gekoppelt. Hierbei ist der den Federraum 215 bildende Hohlraum durch eine in Längsrichtung der Düsennadel 203 verlaufende Bohrung gebildet, in welcher an dem der Düsennadelspitze 205 abgewandten Ende ein Federkolben 234 bezüglich dem Injektorgehäuse 201 ortsfest und in der den Federraum 215 bildenden Bohrung längsverschieblich gelagert ist, wobei das zweite Widerlager 221 der Rückstellfeder 216 an dem Federkolben 234 vorgesehen ist. Die Rückstellfeder 216 ist als Spiralfeder ausgebildet. An dem der Düsennadelspitze 205 zugewandten Ende des den Federraum 215 bildenden Hohlraums sind Druckausgleichsbohrungen 233 vorgesehen, welche eine Strömungsverbindung des Inneren des Federraums 215 mit dem die Düsennadel 203 umgebenden Düsenvorraum 208 herstellen.

Der Steuerraum 209 ist an der Rückseite der Düsennadel 203 angeordnet, wobei der den Steuerraum 209 beaufschlagende, unter hohem Druck stehende Kraftstoff im Sinne eines Schließens der Düsennadel 203 auf die Rückseite des den Federraum 215 umgebenden Bereichs des Düsennadelschafts 204 einwirkt, wobei der Steuerraum 209 durch einen den Federkolben 234 umgebenden ringförmigen Raum gebildet ist.

Das Steuerventil 210 ist an den Steuerraum 209 anschließend an der Rückseite der Düsennadel 203 angeordnet und durch einen Ventilkörper 212 mit einem eine Strömungsverbindung zum Hochdruckkanal 207 herstellenden Drosselkanal 214 und einen Schließkörper 213 gebildet, welcher funktionsmäßig mit einem Solenoid 226 gekoppelt ist. Das Steuerventil 210 ist über einen kurzen Steuerkanal 240 mit dem Steuerraum 209 gekoppelt, wobei der Steuerkanal 240 sich in mindestens zwei über den Umfang des den Steuerraum 209 bildenden ringförmigen Raums verteilt eintretende Teilkanäle 240a, b verzweigt.

An der rückwärtigen Seite des Steuerventils 210 ist im Injektorgehäuse 201 ein Einzelspeicher 227 zum Vorhalten von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff vorgesehen. Dieser Einzelspeicher 227 wird über einen Kraftstoffzulaufkanal 241 von den Druckanschluß 229 mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff versorgt und steht direkt in Strömungsverbindung mit dem Hochdruckkanal 207 für den unter hohem Druck stehendem Kraftstoff. Das Volumen des Einzelspeichers 227 ist groß verglichen mit dem Volumen des Hochdruckkanals 207 und des Düsenvorraums 208. Aufgrund der Anordnung des Steuerventils 210 anschließend an die Rückseite der Düsennadel 203 steht in Gehäuse 201 des Kraftstoffinjektors genügend Raum für den Einzelspeicher 227 zur Verfügung, so daß der Einzelspeicher 227 in den Kraftstoffinjektor integriert untergebracht werden kann, ohne daß verglichen mit einem Kraftstoffinjektor herkömmlicher Bauart eine größere Baulänge erforderlich wäre.

Bezugszeichenliste

100

;

200

;

300

Kraftstoffinjektor

101

;

201

;

301

Injektorgehäuse

102

;

202

;

302

Führungsbohrung

103

;

203

;

303

Düsennadel

104

;

204

;

304

Düsennadelschaft

105

;

205

;

305

Düsennadelspitze

106

;

206

;

306

Ventilsitz

107

;

207

;

307

Hochdruckkanal

108

;

208

;

308

Düsenvorraum

109

;

209

;

309

Steuerraum

110

;

210

;

310

Steuerventil

311

Steuerraumbohrung

112

;

212

;

312

Ventilkörper des Steuerventils

113

;

213

;

313

Schließkörper des Steuerventils

114

;

214

;

314

Drosselkanal

115

;

215

;

315

Federraum

116

;

216

;

316

Rückstellfeder

120

;

220

;

320

erstes Widerlager

121

;

221

;

321

zweites Widerlager

322

Nadelstelze

323

Steuerstange

324

Leckageraum

325

Leckagekanal

126

;

226

;

326

Solenoid

227

Einzelspeicher

228

Federraumbohrung

129

;

229

;

329

Druckanschluß

330

Führungshülse

331

Niederdruckraum

132

;

232

;

332

Leckagekanal

133

;

233

Druckausgleichsbohrung

134

;

234

Federkolben

135

;

235

Düse

140

;

240

Steuerkanal

141

;

241

Kraftstoffzulaufkanal

Claims

1. Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von unter hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem Injektorgehäuse (101; 201), einer Düsennadel (103; 203), die einen in einer in dem Injektorgehäuse (101; 201) ausgebildeten Führungsbohrung (102; 202) längsverschieblich gelagerten Düsennadelschaft (104; 204) und eine mit einem im Injektorgehäuse (101; 201) ausgebildeten Ventilsitz (106; 206) im Sinne eines Öffnens und Schließens eines Ventilöffnungsquerschnitts zusammenwirkende Düsennadelspitze (105; 205) aufweist, einem Hochdruckkanal (107; 207) zur Zuführung von unter hohem Druck stehendem einzuspritzenden Kraftstoff, einem auf der der Düsennadelspitze (105; 205) zugewandten Seite dem Düsennadelschaft (104; 204) vorgelagerten, von dem über den Hochdruckkanal (107; 207) zugeführten einzuspritzenden Kraftstoff unter hohem Druck beaufschlagten Düsenvorraum (108; 208), einem mit der Düsennadel (103; 203) gekoppelten, von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagten Steuerraum (109; 209), der mittels eines Steuerventils (110; 210) im Sinne eines Öffnens der Düsennadel (103; 203) druckentlastbar ist, und mit einer die Düsennadel (103; 203) in Schließrichtung beaufschlagenden Rückstellfeder (116; 216), welche sich an einem der Düsennadelspitze (105; 205) zugewandten Ende gegen ein an der Düsennadel (103; 203) ausgebildetes erstes Widerlager (120; 220) und am anderen Ende gegen ein zweites, mit dem Injektorgehäuse (101; 201) gekoppeltes Widerlager (121; 221) abstützt, wobei die Düsennadel (103; 203) einen in Längsrichtung derselben verlaufenden Hohlraum aufweist, welcher einen Federraum (115; 215) bildet, in dem die Rückstellfeder (116; 216) angeordnet ist, wobei das zweite Widerlager (121; 221) von einem in der Düsennadel (103; 203) längsverschieblich geführten Federkolben (134; 234) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkolben (134; 234) gegenüber dem Injektorgehäuse (101; 201) ortsfest gelagert ist.

2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Federraum (115; 215) bildende Hohlraum durch eine in Längsrichtung der Düsennadel (103; 203) verlaufende Bohrung gebildet ist, in welcher an dem der Düsennadelspitze (105; 205) abgewandten Ende der Federkolben (134; 234) längsverschieblich gelagert ist.

3. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federraum (115; 215) im Düsennadelschaft (104; 204) angeordnet ist.

4. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsennadelschaft (104; 204) über einen großen Teil oder im wesentlichen seine ganze Länge in der Führungsbohrung (102; 202) geführt wird.

5. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Druckausgleichsbohrungen (133; 233) vorgesehen sind, welche eine Strömungsverbindung des Inneren des Federraums (115; 215) mit der Umgebung der Düsennadel (103; 203) herstellen.

6. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichsbohrungen (133; 233) das der Düsennadelspitze (105; 205) zugewandte Ende des Federraums (115; 215) mit dem Düsenvorraum (108; 208) verbinden.

7. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder eine Spiralfeder ist.

8. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerraum (109; 209) an der Rückseite der Düsennadel (103; 203) angeordnet ist, wobei der den Steuerraum (109; 209) beaufschlagende, unter hohem Druck stehende Kraftstoff im Sinne eines Schließens der Düsennadel (103; 203) auf die Rückseite des den Federraum (115; 215) umgebenden Bereichs der Düsennadel (103; 203) einwirkt.

9. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (110) in der Nähe des rückwärtigen Endes des Injektorgehäuses (101) angeordnet ist, und daß das Steuerventil (110) über einen in Längsrichtung durch das Injektorgehäuse (101) verlaufenden Steuerkanal (140) mit dem Steuerraum (109) verbunden ist.

10. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (210) an den Steuerraum (209) anschließend an der Rückseite der Düsennadel (203) angeordnet ist und über einen kurzen Steuerkanal (240) mit dem Steuerraum (209) gekoppelt ist.

11. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerraum (109; 209) durch einen den Federkolben (134; 234) umgebenden ringförmigen Raum gebildet ist.

12. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß der das Steuerventil (110; 210) mit dem ringförmigen Steuerraum (109; 209) verbindende Steuerkanal (140; 240) sich in mindestens zwei über den Umfang des ringförmigen Raums verteilt in den Steuerraum (109; 209) eintretende Teilkanäle (140a, b; 240a, b) verzweigt.

13. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß an der rückwärtigen Seite des Steuerventils (210) im Injektorgehäuse (201) ein Einzelspeicher (227) zum Vorhalten von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff in Form eines Raums vorgesehen ist, dessen Volumen groß ist verglichen mit dem Volumen des Hochdruckkanals (207) und des Düsenvorraums (208).