DE19936668A1 - Common-Rail-Injektor - Google Patents
Common-Rail-InjektorInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Common-Rail-Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in einem Common-Rail-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, der ein Injektorgehäuse (1) mit einem Kraftstoffzulauf (21) aufweist, der mit einem zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher außerhalb des Injektorgehäuses (1) und mit einem Druckraum (24) innerhalb des Injektorgehäuses (1) in Verbindung steht, aus dem mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in Abhängigkeit von der Stellung eines Steuerventils (33) eingespritzt wird, das dafür sorgt, dass eine in einer Längsbohrung (6) des Injektors axial gegen die Vorspannkraft einer Düsenfeder (19), die in einem Düsenfederraum (20) aufgenommen ist, hin und her bewegbare Düsennadel (8) von einem Sitz abhebt, wenn der Druck in dem Druckraum (24) größer als der Druck in einem Steuerraum (30) ist, der über eine Zulaufdrossel (31) mit dem Kraftstoffzulauf (21) verbunden ist. DOLLAR A Um einen Common-Rail-Injektor mit einem kleinen Bauvolumen bereitzustellen, der einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist, ist der Steuerraum (30) von einer Hülse (28) begrenzt, die unter Dichtwirkung an dem brennraumfernen Ende der Düsennadel (8) verschiebbar ist und mit Hilfe der Düsenfeder (19) in Anlage an das Injektorgehäuses (1) gehalten wird.
Description
Die Erfindung betrifft einen Common-Rail-Injektor zur
Einspritzung von Kraftstoff in einem Common-Rail-
Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, der ein
Injektorgehäuse mit einem Kraftstoffzulauf aufweist, der
mit einem zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher außerhalb
des Injektorgehäuses und mit einem Druckraum innerhalb des
Injektorgehäuses in Verbindung steht, aus dem mit Hochdruck
beaufschlagter Kraftstoff in Abhängigkeit von der Stellung
eines Steuerventils eingespritzt wird, das dafür sorgt,
dass eine in einer Längsbohrung des Injektors axial gegen
die Vorspannkraft einer Düsenfeder, die in einem
Düsenfederraum aufgenommen ist, hin und her bewegbare
Düsennadel von einem Sitz abhebt, wenn der Druck in dem
Druckraum größer als der Druck in einem Steuerraum ist, der
über eine Zulaufdrossel mit dem Kraftstoffzulauf verbunden
ist.
In Common-Rail-Einspritzsystemen fördert eine
Hochdruckpumpe den Kraftstoff in den zentralen
Hochdruckspeicher, der als Common-Rail bezeichnet wird. Von
dem Hochdruckspeicher führen Hochdruckleitungen zu den
einzelnen Injektoren, die den Motorzylindern zugeordnet
sind. Die Injektoren werden einzeln von der Motorelektronik
angesteuert. Der Raildruck steht in dem Druckraum und an
dem Steuerventil an. Wenn das Steuerventil öffnet, gelangt
mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff an der gegen die
Vorspannkraft der Düsenfeder abgehobenen Düsennadel vorbei
in den Verbrennungsraum.
Bei herkömmlichen Injektoren, wie sie beispielsweise aus
der DE 197 24 637 A1 oder der DE 197 32 802 A1 bekannt
sind, kommen relativ lange Düsennadeln zum Einsatz. Im
Betrieb wirken auf die Düsennadel infolge der hohen Drücke
und der schnellen Lastwechsel sehr große Kräfte. Diese
Kräfte führen dazu, dass die Düsennadel in Längsrichtung
gedehnt und gestaucht wird. Das wiederum hat zur Folge,
dass der Düsennadelhub in Abhängigkeit von der auf die
Düsennadel wirkenden Kräfte variiert.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Common-Rail-Injektor
mit einem kleinen Bauvolumen bereitzustellen, der einfach
aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist. Insbesondere
soll auch bei einer hohen Düsennadelgeschwindigkeit ein
gutes Schließverhalten gewährleistet sein.
Die Aufgabe ist bei einem Common-Rail-Injektor zur
Einspritzung von Kraftstoff in einem Common-Rail-
Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, der ein
Injektorgehäuse mit einem Kraftstoffzulauf aufweist, der
mit einem zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher außerhalb
des Injektorgehäuses und mit einem Druckraum innerhalb des
Injektorgehäuses in Verbindung steht, aus dem mit Hochdruck
beaufschlagter Kraftstoff in Abhängigkeit von der Stellung
eines Steuerventils eingespritzt wird, das dafür sorgt,
dass eine in einer Längsbohrung des Injektors axial gegen
die Vorspannkraft einer Düsenfeder, die in einem
Düsenfederraum aufgenommen ist, hin und her bewegbare
Düsennadel von einem Sitz abhebt, wenn der Druck in dem
Druckraum größer als der Druck in einem Steuerraum ist, der
über eine Zulaufdrossel mit dem Kraftstoffzulauf verbunden
ist, dadurch gelöst, dass der Steuerraum von einer Hülse
begrenzt ist, die unter Dichtwirkung an dem brennraumfernen
Ende der Düsennadel verschiebbar ist und mit Hilfe der
Düsenfeder in Anlage an das Injektorgehäuse gehalten wird.
Die Hülse liefert den Vorteil, dass der Steuerraum und der
Düsenfederraum am brennraumfernen Ende der Düsennadel
kombiniert werden können, ohne dass das Volumen des
Steuerraums von dem Bauraum der Düsenfeder abhängt. Deshalb
ist es möglich, eine Düsenfeder mit einer hohen
Federsteifigkeit einzubauen, die ein gutes Schließen der
Düsennadel gewährleistet. Dadurch können die Einspritzzeit
und der Einspritzzeitpunkt exakt festgelegt werden.
Außerdem kann der Steuerraum sehr klein ausgeführt werden,
was zu einem schnellen Ansprechverhalten des
erfindungsgemäßen Injektors führt. Weiterhin besteht ein
Zusammenhang zwischen der maximal erreichbaren
Düsennadelgeschwindigkeit und dem Düsennadeldurchmesser. Um
zu höheren Düsennadelgeschwindigkeiten zu kommen, was
besonders beim Nadelschließen wichtig ist, muss der
Düsennadeldurchmesser reduziert werden. Für eine
Schließgeschwindigkeit von 1 m/sec ist bei einer
akzeptablen Steuermenge ein Nadeldurchmesser von unter 3,5
mm nötig. Das ist technisch sehr aufwendig und daher teuer.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der
Düsennadeldurchmesser frei gewählt werden und ist nicht
abhängig von den Abmessungen der Düsenfeder. Im Vergleich
zu herkömmlichen Düsennadeln kann die Länge erheblich
reduziert werden, was zu einem exakten Hubanschlag
beiträgt.
Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, dass an der Fläche der Hülse, die sich in
Anlage an dem Injektorgehäuse befindet, eine Beißkante
ausgebildet ist. Dadurch wird erreicht, dass der im Inneren
der Hülse ausgebildete Steuerraum von dem die Hülse
umgebenden Düsenfederraum getrennt bleibt.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Hülse
kleiner als oder gleich einem Führungsdurchmesser an der
Düsennadel ist. Je kleiner das Steuerraumvolumen gewählt
werden kann, desto reaktionsfreudiger ist der Injektor.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können der
Innendurchmesser der Hülse und der entsprechende
Außendurchmesser an der Düsennadel viel kleiner ausgeführt
werden als bei herkömmlichen Injektoren.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffzulauf über den
Düsenfederraum mit dem Druckraum in Verbindung steht und
dass die Düsennadel zwischen dem Düsenfederraum und dem
Druckraum geführt ist. Das liefert den Vorteil, dass der
Düsennadelführung keine Dichtfunktion mehr zukommt. Damit
werden die Anforderungen an die Qualität der Führung
geringer, was zu Einsparungen in der Fertigung führt. Weil
auf beiden Seiten der Führung der gleiche Druck herrscht,
tritt keine Führungsleckage mehr auf.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenfederraum über eine
Bohrung mit dem Druckraum in Verbindung steht. Dadurch kann
der komplette Umfang der Düsennadel zu Führungszwecken
benutzt werden.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, dass an der Düsennadel zwischen dem
Düsenfederraum und dem Druckraum mindestens eine ebene
Fläche ausgebildet ist, an der vorbei Kraftstoff von dem
Düsenfederraum in den Druckraum gelangen kann. Diese
Ausführungsart bietet insbesondere in Bezug auf die
Hochdruckfestigkeit Vorteile.
Weitere besondere Ausführungsarten der Erfindung sind
dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufdrossel in die
Düsennadel, die Hülse oder das Injektorgehäuse integriert
ist. Die Zulaufdrossel dient dazu, Druckstöße im Betrieb zu
verhindern.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse an ihrem
brennraumfernen Ende einen Bund aufweist. Der Bund bildet
ein erstes Widerlager für die Düsenfeder.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, dass an der Düsennadel eine Stufe
ausgebildet ist, die einen Anschlag für einen Federteller
bildet. Der Federteller bildet ein zweites Widerlager für
die Düsenfeder.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, dass in der Düsennadel eine
Umfangsnut ausgespart ist, in der sich ein Haltering
abstützt, der einen Anschlag für einen Federteller bildet.
Bei dieser Ausführungsart können der Außendurchmesser der
Düsennadel im Steuerraum und der Führungsdurchmesser der
Düsennadel zwischen dem Düsenfederraum und dem Druckraum
gleich groß sein. Das ist bei der Fertigung, z. B. durch
Läppen, von Vorteil.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering zweiteilig ist
und in zusammengebautem Zustand durch den Federteller
fixiert wird. Dadurch wird in einfacher Art und Weise ein
Lösen des Federtellers im Betrieb verhindert.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelhub durch den
Abstand zwischen der Hülse und dem Federteller definiert
ist. Dieser rein mechanische Düselnadelhubendanschlag
liefert den Vorteil, dass der Düsennadelhub exakt
reproduzierbar ist. Dadurch kann der Einspritzverlauf
zuverlässig geformt werden. Ein sogenanntes hydraulisches
Kleben wird vermieden.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelhub und die
Düsenfedervorspannung mit Hilfe von Distanzelementen
einstellbar sind, die zwischen dem Federteller und dem
Anschlag für den Federteller bzw. zwischen der Düsenfeder
und den Widerlagern für die Düsenfeder angeordnet sind.
Dadurch kann das Schließverhalten des Injektors verbessert
werden.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelhub durch den
Abstand zwischen der brennraumfernen Stirnfläche der
Düsennadel und dem Injektorgehäuse definiert ist. Diese
Ausführungsart hat den Vorteil, dass sie
fertigungstechnisch besonders einfach zu realisieren ist.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, dass in der brennraumfernen
Stirnfläche der Düsennadel und/oder in der
gegenüberliegenden Fläche des Injektorgehäuses Ausnehmungen
vorgesehen sind, deren Abmessungen an das Volumen des
Steuerraums angepasst sind. Um im Betrieb des Injektors ein
möglichst lineares Mengenkennfeld zu erzielen, ist es
sinnvoll, den Düsennadelhubanschlag nicht rein hydraulisch
auszuführen. Bei einem rein hydraulischen
Düsennadelhubanschlag kann es vorkommen, dass die
Düsennadel in der geöffneten Stellung auf einem
Druckpolster "schwebt". Das kann zu Schwingungen der
Düsennadel führen. Die Schwingungen wiederum ergeben
nichtlineare Mengenkennfelder. Da es sich hierbei um eine
dynamische Bewegung handelt, ergibt sich eine größere
Toleranzabhängigkeit. Die Schwingungen der Düsennadel
können abhängen von der Zulauf- und der Ablaufdrossel, der
Reibung der Düsennadelführung, dem Steuerraumvolumen usw..
Bei einem rein mechanischen Anschlag wird eine Schwingung
der Düsennadel zwar vermieden, allerdings ist dafür eine
etwas größere Steuermenge erforderlich. Das wirkt sich
ungünstig auf den Wirkungsgrad des Injektors aus. Durch die
Ausnehmungen, die z. B. die Form von Kreuzschlitzen haben
können, wird ein " "halbhydraulischer" Anschlag geschaffen.
Der beim Anschlag verbleibende Durchflussquerschnitt wird
gerade so groß gewählt, dass eine Schwingung der Düsennadel
zwar vermieden, die Steuermenge beim Endanschlag jedoch so
weit wie möglich abgesenkt wird. Hierbei ist von Vorteil,
dass der erfindungsgemäße Injektor keine Leckage hat, d. h.
ohne Ansteuerung des Injektors wird keine Rücklaufmenge
erzeugt.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, dass in der brennraumfernen
Stirnfläche der Düsennadel mindestens eine axiale Bohrung
vorgesehen ist, die mit mindestens einer radialen Bohrung
in der Düsennadel in Verbindung steht. Diese Ausführungsart
hat den Vorteil, dass sie unempfindlich gegen mechanisches
Einlaufen ist, d. h. der Durchflussquerschnitt verändert
sich über die Lebensdauer nicht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der
unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene
Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben
sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der
Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich
oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel im Längsschnitt
durch den Injektor mit einer Bohrung zwischen dem
Düsenfederraum und dem Druckraum;
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel im Längsschnitt
durch den Injektor mit einer Abflachung an der
Düsennadel zwischen dem Düsenfederraum und dem
Druckraum;
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel im Längsschnitt
durch den Injektor, wobei die Zulaufdrossel in
die Düsennadel oder in das Injektorgehäuse
integriert ist;
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel im Längsschnitt
durch den Injektor, wobei der Führungsdurchmesser
gleich dem Steuerdurchmesser ist;
Fig. 5 eine Variante des in Fig. 4 dargestellten
Ausführungsbeispiels mit einem zweiteiligen
Haltering;
Fig. 6 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie VI-
VI in Fig. 5;
Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel im Längsschnitt
durch den Injektor mit Distanzelementen zur
Einstellung des Düsennadelhubs und der
Düsenfedervorspannkraft;
Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel im Längsschnitt
durch den Injektor mit Kreuznuten in der
brennraumfernen Stirnfläche der Düsennadel;
Fig. 9 die brennraumferne Stirnfläche der Düsennadel aus
Fig. 8 in der Draufsicht;
Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel im Längsschnitt
durch den Injektor mit Bohrungen in der
brennraumfernen Stirnfläche; und
Fig. 11 ein weiteres Ausführungsbeispiel im Längsschnitt
durch den Injektor mit einer Nut in dem
Injektorgehäuse.
Das in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte erste
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Injektors weist
ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Injektorgehäuse auf. Das
Injektorgehäuse 1 umfasst einen Düsenkörper 2, der mit
seinem unteren freien Ende in den Brennraum der zu
versorgenden Brennkraftmaschine ragt. Mit seiner oberen,
brennraumfernen Stirnfläche ist der Düsenkörper 2 mittels
einer Spannmutter 5 axial gegen einen Ventilkörper 3 und
einen Injektorkörper 4 verspannt.
In dem Düsenkörper 2 ist eine axiale Führungsbohrung 6
ausgespart. In der Führungsbohrung 6 ist eine Düsennadel 8
axial verschiebbar geführt. An der Spitze 9 der Düsennadel
8 ist eine Dichtfläche ausgebildet, die mit einem Dichtsitz
zusammenwirkt, der an dem Düsenkörper 2 ausgebildet ist.
Wenn sich die Spitze 9 der Düsennadel 8 mit ihrer
Dichtfläche in Anlage an dem Dichtsitz befindet, sind zwei
Spritzlöcher 10 und 11 in dem Düsenkörper 2 verschlossen.
Wenn die Düsennadelspitze 9 von ihrem Sitz abhebt, wird mit
Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff durch die Spritzlöcher
10 und 11 in den Brennraum der Brennkraftmaschine
eingespritzt.
Ausgehend von der Spitze 9 weist die Düsennadel 8 drei
Bereiche mit unterschiedlichen Durchmessern d1, d2 und d3
auf. Der Durchmesser d2 ist am größten und dient zur
Führung der Düsennadel 8 in dem Düsenkörper 2. Der
Durchmesser d1 ist am kleinsten. In dem Abschnitt mit dem
Durchmesser d1 ist ein Bund 16 mit einer Abflachung 17 an
seiner äußeren Umfangsfläche ausgebildet. Der Bund 16
bildet eine zweite Führung für die Düsennadel 1. Durch die
Abflachung 17 in dem Bund 16 wird eine Strömungsverbindung
in Längsrichtung der Düsennadel 1 von der einen Seite des
Bundes 16 zur anderen Seite ermöglicht. Der Durchmesser d3
ist größer als der Durchmesser d1, aber kleiner als der
Durchmesser d2. Der Durchmesser d3 wird auch als
Steuerdurchmesser bezeichnet.
Die Düsennadel 8 ist mit Hilfe einer Düsenfeder 19 gegen
den Düsennadelsitz im Bereich der Spritzlöcher 10 und 11
vorgespannt. Die Düsenfeder 19 ist in einem Düsenfederraum
20 angeordnet, in den ein Kraftstoffzulauf 21 mündet. Durch
einen Pfeil 22 ist angedeutet, dass der Kraftstoffzulauf 21
aus einem (nicht dargestellten) Rail mit Kraftstoff
versorgt wird, der mit Hochdruck beaufschlagt ist. Über
eine Bohrung 23 gelangt der mit Hochdruck beaufschlagte
Kraftstoff aus dem Düsenfederraum 20 in einen Druckraum 24.
Der Druckraum 24 steht über einen Ringraum 25 mit den
Spritzlöchern 10 und 11 in Verbindung, wenn die Düsennadel
1 entgegen der Vorspannkraft der Düsenfeder 19 von ihrem
Sitz abgehoben ist.
Infolge des Größenunterschiedes zwischen dem Durchmesser d2
und dem Durchmesser d3 ergibt sich an der Düsennadel 8 eine
Stufe, die einen Anschlag für einen Federteller 26 bildet.
Über den Federteller 26 wird die Vorspannkraft der
Düsenfeder 19 auf die Düsennadel 8 übertragen. Das andere
Ende der Düsenfeder 19 stützt sich an einem Bund 27 ab, der
an einer Hülse 28 ausgebildet ist. Der Innendurchmesser der
Hülse 28 ist geringfügig größer als der Steuerdurchmesser
d3 der Düsennadel 8. Die Abmessungen der Durchmesser sind
so gewählt, dass die Hülse 28 relativ zu der Düsennadel 8
unter Dichtwirkung verschiebbar ist. Infolge der
Vorspannkraft der Düsenfeder 19 wird die Hülse 28 mit einer
Beißkante 29 gegen den Ventilkörper 3 gedrückt. Dadurch
wird ein im Inneren der Hülse 28 vorgesehener Steuerraum
30, der durch die brennraumferne Stirnfläche der Düsennadel
8 begrenzt ist, gegenüber dem Düsenfederraum 20
abgedichtet.
Der Steuerraum 30 ist über eine Zulaufdrossel 31 mit dem
Düsenfederraum 20 verbunden. Außerdem steht der Steuerraum
30 über eine Ablaufdrossel 32 mit einem (nicht
dargestellten) Entlastungsraum in Verbindung. Die
Verbindung des Steuerraums 30 mit dem Entlastungsraum hängt
von der Stellung eines Steuerventilgliedes 33 ab.
Der in Fig. 1 dargestellte Injektor funktioniert wie folgt:
Über den Kraftstoffzulauf 21 gelangt mit Hochdruck
beaufschlagter Kraftstoff in den Düsenfederraum 20. Von
dort gelangt der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff
einerseits über die Zulaufdrossel 31 in den Steuerraum 30
und andererseits über die Bohrung 23 in den Druckraum 24.
Die Durchmesserverhältnisse sind in bekannter Weise so
gewählt, dass sich die Düsennadel 8 infolge des Hochdruckes
in dem Steuerraum 30 mit ihrer Spitze 9 in Anlage an dem
Düsennadelsitz befindet. Wenn das Steuerventilglied 33
öffnet, wird der Steuerraum 30 druckentlastet, und die
Düsennadelspitze 9 hebt von ihrem Sitz ab. Dann wird so
lange mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff durch die
Spritzlöcher 10 und 11 in den Brennraum der
Brennkraftmaschine eingespritzt, bis das Steuerventilglied
33 wieder schließt. Das hat dann zur Folge, dass der Druck
in dem Steuerraum 30 wieder ansteigt und die Düsennadel 8
mit ihrer Spitze 9 wieder gegen den zugehörigen
Düsennadelsitz gedrückt wird.
Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel
entspricht weitestgehend dem in Fig. 1 dargestellten ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Einfachheit halber
werden zur Bezeichnung gleicher Teile dieselben
Bezugszeichen verwendet. Außerdem wird, um Wiederholungen
zu vermeiden, auf die vorstehende Beschreibung des ersten
Ausführungsbeispiels verwiesen. Im Folgenden wird nur auf
die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen
eingegangen. Bei der ausführlichen Beschreibung der in den
Fig. 3-11 dargestellten Ausführungsbeispiele wird analog
vorgegangen.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel
fehlt eine Verbindungsbohrung zwischen dem Düsenfederraum
20 und dem Druckraum 24. Stattdessen ist in dem Abschnitt
der Düsennadel 8 mit dem Durchmesser d2 eine Abflachung 36
ausgebildet. Die Abflachung 36 sorgt für eine Verbindung
zwischen dem Düsenfederraum 20 und dem Druckraum 24.
Ansonsten gibt es keine Unterschiede zwischen den beiden
Ausführungsbeispielen.
Das in Fig. 3 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel
dadurch, dass die Zulaufdrossel nicht in der Hülse 28
angeordnet ist. Bei 38 ist in Fig. 3 angedeutet, dass die
Zulaufdrossel in Form von Bohrungen unterschiedlicher
Ausrichtungen und unterschiedlicher Abmessungen in die
Düsennadel 8 integriert sein kann. Bei 39 ist angedeutet,
dass die Zulaufdrossel auch in dem Ventilkörper 3
integriert sein kann.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel
stützt sich der Federteller 26 nicht direkt auf der
Düsennadel 8 ab, sondern nur indirekt über einen federnden
Haltering 42 mit einem rechteckförmigen Querschnitt. Um ein
Einsetzen des Halterings 42 in eine in der Düsennadel 8
ausgebildete Umfangsnut zu ermöglichen, ist der Haltering
42 geschlitzt ausgebildet.
In den Fig. 5 und 6 ist dargestellt, dass statt eines
einteiligen, aufklipsbaren Halterings auch ein zweiteiliger
Haltering 46 verwendet werden kann. Der Haltering 46
besteht aus zwei Ringhälften, die in die zugehörige Nut in
der Düsennadel 8 gelegt und mit Hilfe des Federtellers 26
fixiert werden.
Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird
der Hub nicht, wie bei dem in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel, durch den Abstand H1 der
brennraumfernen Stirnfläche der Düsennadel 8 und der
gegenüberliegenden Fläche des Ventilkörpers 3 begrenzt,
sondern durch den Abstand H2 zwischen der Hülse 28 und dem
Federteller 26. In Fig. 7 ist außerdem zu sehen, dass der
Hub H2 durch eine Distanzscheibe 51 eingestellt werden
kann. Die Distanzscheibe 51 ist zu diesem Zweck zwischen
dem Absatz, der sich durch die Durchmesserdifferenz
zwischen d2 und d3 ergibt, und dem Federteller 26
angeordnet. Darüber hinaus kann die Federvorspannkraft der
Düsenfeder 19 mit Hilfe einer Distanzscheibe 50 eingestellt
werden. Zu diesem Zweck ist die Distanzscheibe 50 zwischen
der Düsenfeder 19 und dem Bund 27 der Hülse 28 angeordnet.
Durch diese Einstellmöglichkeiten kann ein hydraulisches
Kleben bzw. eine vollständige Druckbeaufschlagung der
Düsennadel 8 in dem Steuerraum 30 unterbunden werden.
Daraus resultiert ein besseres Schließverhalten des
Injektors.
Bei den in den Fig. 8-11 dargestellten
Ausführungsbeispielen ergibt sich der Düsennadelhub, wie
bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, aus
dem Abstand H1 zwischen der Düsennadel 8 und dem
Ventilkörper 3. Um zu verhindern, dass die Düsennadel 8 in
der geöffneten Stellung auf einem Druckpolster schwebt,
werden die folgenden Lösungsvorschläge bereitgestellt:
Bei dem in den Fig. 8 und 9 dargestellten
Ausführungsbeispiel sind in der Stirnfläche 54 der
Düsennadel 8 zwei Nuten 55 und 56 kreuzweise angeordnet.
Dadurch wird ein rein mechanischer Anschlag der Nadeldüse
realisiert. Wenn die Abmessungen der Nuten 54 und 55 an den
Injektor angepasst werden, kann daraus ein
"halbhydraulischer Anschlag" werden. Der beim Anschlag
verbleibende Durchbruchsquerschnitt wird gerade so groß
gewählt, dass eine Schwingung der Düsennadel 8 zwar
vermieden, die Steuermenge beim Endanschlag jedoch so weit
wie möglich abgesenkt wird.
Bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in
der Stirnfläche 54 der Düsennadel 8 eine Drosselbohrung 58
parallel zur Längsachse der Düsennadel 8 angeordnet. Die
Drosselbohrung 58 mündet in eine Bohrung 59, die sich quer
zur Längsachse der Düsennadel 8 erstreckt. Bei der Bohrung
59 handelt es sich um eine Sackbohrung, die zu dem
brennraumfernen, kegelstumpfartigen Ende der Düsennadel 8
hin geöffnet ist. Dieses Ausführungsbeispiel hat den
Vorteil, dass es unempfindlich gegen mechanisches Einlaufen
ist.
Bei dem in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
eine Nut 61 anstatt in der brennraumfernen Stirnfläche 54
der Düsennadel 8 in der gegenüberliegenden Fläche 62 des
Ventilkörpers 3 ausgespart. Die Nut 61 hat die gleiche
Funktion wie die Nuten 54 und 55 bei dem in den Fig. 8 und
9 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Claims (16)
1. Common-Rail-Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff
in einem Common-Rail-Einstpritzsystem einer
Brennkraftmaschine, der ein Injektorgehäuse (1) mit einem
Kraftstoffzulauf (21) aufweist, der mit einem zentralen
Kraftstoffhochdruckspeicher außerhalb des Injektorgehäuses
(1) und mit einem Druckraum (24) innerhalb des
Injektorgehäuses (1) in Verbindung steht, aus dem mit
Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in Abhängigkeit von der
Stellung eines Steuerventils (33) eingespritzt wird, das
dafür sorgt, dass eine in einer Längsbohrung (6) des
Injektors axial gegen die Vorspannkraft einer Düsenfeder
(19), die in einem Düsenfederraum (20) aufgenommen ist, hin
und her bewegbare Düsennadel (8) von einem Sitz abhebt,
wenn der Druck in dem Druckraum (24) größer als der Druck
in einem Steuerraum (30) ist, der über eine Zulaufdrossel
(31, 38, 39) mit dem Kraftstoffzulauf verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (30) von einer
Hülse (28) begrenzt ist, die unter Dichtwirkung an dem
brennraumfernen Ende der Düsennadel (8) verschiebbar ist
und mit Hilfe der Düsenfeder (19) in Anlage an das
Injektorgehäuse (1) gehalten wird.
2. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass an der Fläche der Hülse (28), die sich
in Anlage an dem Injektorgehäuse (1) befindet, eine
Beißkante (29) ausgebildet ist.
3. Common-Rail-Injektor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Innendurchmesser (d3) der Hülse (28) kleiner als oder
gleich einem Führungsdurchmesser (d2) an der Düsennadel (8)
ist.
4. Common-Rail-Injektor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Kraftstoffzulauf (21) über den Düsenfederraum (20) mit dem
Druckraum (24) in Verbindung steht, und dass die Düsennadel
(8) zwischen dem Düsenfederraum (20) und dem Druckraum (24)
geführt ist.
5. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, dass der Düsenfederraum (20) über eine
Bohrung (23) mit dem Druckraum (24) in Verbindung steht.
6. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, dass an der Düsennadel (8) zwischen dem
Düsenfederraum (20) und dem Druckraum (24) mindestens eine
ebene Fläche (36) ausgebildet ist, an der vorbei Kraftstoff
von dem Düsenfederraum (20) in den Druckraum (24) gelangen
kann.
7. Common-Rail-Injektor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufdrossel
(31, 38, 39) in die Hülse (28), die Düsennadel (8) oder das
Injektorgehäuse (1) integriert ist.
8. Common-Rail-Injektor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (28) an
ihrem brennraumfernen Ende einen Bund (29) aufweist.
9. Common-Rail-Injektor nach einem der vorhergehendne
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Düsennadel
(8) eine Stufe ausgebildet ist, die einen Anschlag für
einen Federteller (26) bildet.
10. Common-Rail-Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Düsennadel (8) eine
Umfangsnut ausgespart ist, in der sich ein Haltering (42,
46) abstützt, der einen Anschlag für einen Federteller (26)
bildet.
11. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, dass der Haltering (46) zweiteilig ist und
in zusammengebautem Zustand durch den Federteller (26)
fixiert wird.
12. Common-Rail-Injektor nach einem der Ansprüche 9 bis
11, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelhub (H2)
durch den Abstand zwischen der Hülse (28) und dem
Federteller (26) definiert ist.
13. Common-Rail-Injektor nach einem der Ansprüche 9 bis
12, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelhub (H2) und
die Düsenfedervorspannung mit Hilfe von Distanzelementen
(50, 51) einstellbar sind, die zwischen dem Federteller
(26) und dem Anschlag für den Federteller bzw. zwischen der
Düsenfeder (19) und den Widerlagern für die Düsenfeder (19)
angeordnet sind.
14. Common-Rail-Injektor nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelhub
(H1) durch den Abstand zwischen der brennraumfernen
Stirnfläche (54) der Düsennadel (8) und dem Injektorgehäuse
(1) definiert ist.
15. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, dass in der brennraumfernen Stirnfläche
(54) der Düsennadel (8) und/oder in der gegenüberliegenden
Fläche (62) des Injektorgehäuses (1) Ausnehmungen (55, 56;
61) vorgesehen sind, deren Abmessungen an das Volumen des
Steuerraums (30) angepasst sind.
16. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, dass in der brennraumfernen Stirnfläche
(54) der Düsennadel (8) mindestens eine axiale Bohrung (58)
vorgesehen ist, die mit mindestens einer radialen Bohrung
(59) in der Düsennadel (8) in Verbindung steht.
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