DE4404050C1 - Injektor mit Magnetventilsteuerung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Injektor mit Magnetventilsteuerung nach den im Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Aus der EP 0 304 749 B1 ist ein derartiger Injektor bekannt, bei dem im Düsenbereich eine die Düsennadel umgebende Druckkammer sowie eine auf der Rückseite der Düsennadel befindliche Steuer­ kammer unter Druck mit Kraftstoff versorgt wird, der über einen an dem Injektor seitlich angebrachten Hochdruckanschluß unter­ halb des Magnetventiles zugeführt wird. Das Magnetventil weist einen axial beweglichen Steuerbolzen auf, welcher eine Verbin­ dung zwischen der Steuerkammer und einem Entlastungsvolumen schaltet und somit die Einspritzung steuert.

Eine Ausführung dieser Art benötigt viel Bauraum, außerdem ist die Befestigung im Zylinderkopf umständlich, da sie nicht mit einer Überwurfmutter in der Aufnahmebohrung im Zylinderkopf festgesetzt werden kann. Ferner ist eine bestimmte Mindesthöhe des montierten Injektors erforderlich, um die Montage der An­ schluß- bzw. Einspritzleitungen nicht zu erschweren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Injektor der gattungsgemäßen Art baulich dahingehend zu modifizieren, daß der Bauraum minimiert und die Montage des Injektors sowie der Zugang zu diesem Injektor einschließlich der Befestigung der Anschluß­ leitungen erleichtert werden kann.

Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen, nämlich durch die beson­ dere Anordnung eines die Kraftstoffzuführleitung enthaltenden und im Injektorgehäuse zentral verlaufenden Einsatzkörpers sowie durch den kopfseitig am Injektor angebrachten Hochdruckanschluß kann somit der Injektor auf einfache Weise durch Einschrauben in den Zylinderkopf oder mittels einer Überwurfmutter im Zylinder­ kopf befestigt werden. Die Montage der Anschluß- bzw. Einspritz­ leitungen - ebenso die Zugänglichkeit - wird wesentlich verein­ facht.

Ferner kann durch den besonderen Hochdruckanschluß der Injektor schlank und rotationssymmetrisch ausgeführt sein. Außerdem ver­ mindert sich der Bauraumbedarf.

In den Unteransprüchen sind noch förderliche Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und anhand von vier verschiedenen Ausführungsbeispielen im folgenden näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 den erfindungsgemäßen Injektor mit einem Magnetventil als 2-Wegeventil und einem zwischen Einsatzkörper und Düsennadel gelagerten Steuerkolben,

Fig. 2 ein konstruktiv ähnlich ausgeführter Injektor, bei dem allerdings anstelle eines Steuerkolbens ein Füllstück zwischengelagert ist,

Fig. 2a einen Teilausschnitt des Injektors in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 den erfindungsgemäßen Injektor mit einem Magnetventil als 3-Wegeventil und mit einem Steuerkolben zwischen Düsennadel und Einsatzkörper und

Fig. 4 den Injektor mit einem Füllstück anstelle des Steuerkolbens.

Ein Injektor umfaßt im wesentlichen eine Kraftstoffeinspritzdüse 2 und ein Magnetventil 3 zur Steuerung der Einspritzung, welches gemäß den Fig. 1 und 2 als 2-Wegeventil ausgebildet ist und aus einer Magnetventilwicklung 4 im Spulenträger 5 und einem hülsen­ förmigen Magnetanker 6 mit Innenbund 7 besteht. Der Magnetanker 6 liegt konzentrisch zu einem hülsenförmigen Gegenstück 8, des­ sen Außenbund 9 am Innenbund 7 anliegt und mit diesem zusammen­ wirkt. Zwischen Magnetanker 6 und Gegenstück 8 befindet sich ei­ ne Druckfeder 10, die sich einerseits an einem ortsfesten Grund­ körper 11 und andererseits an dem Außenbund 9 des Gegenstücks 8 abstützt.

Das Gegenstück 8 ist axial beweglich auf einem schlanken und langgestreckten Einsatzkörper 12 geführt, der fest und zentral in den Grundkörper 11 eingesetzt und von einer Kraftstoffzuführ­ leitung 13 durchsetzt ist, die von einem für eine Anschluß- bzw. Einspritzleitung (nicht dargestellt) vorgesehenen und kopfseitig mittig liegenden Hochdruckanschluß 14 ausgeht.

Der Einsatzkörper 12 weist einen Ventilsitz 15 für das längsver­ schiebbare Gegenstück 8 auf, durch dessen Steuerkante ein im Einsatzkörper 12 verlaufender Verbindungskanal 16 an einem ra­ dial verlaufenden Kanalabschnitt 16a auf- oder zusteuerbar ist.

In Fig. 1 begrenzen der Einsatzkörper 12 sowie ein mit einer Dü­ sennadel 17 der Kraftstoffeinspritzdüse 2 zusammenwirkender Steuerkolben 18 einen Steuerraum 19, in den eine mit der Kraft­ stoffzuführleitung 13 verbundene Drosselbohrung 20 und eine mit dem Verbindungskanal 16 verbundene Drosselbohrung 21 münden. Die Drosselbohrung 21 kann in einem kegelförmigen Einsatzstück 22 angeordnet sein, die in einer entsprechend ausgebildeten Ausneh­ mung 23 im Einsatzkörper 12 lagefixiert ist.

Durch die jeweilige definierte Drosselanordnung kann einerseits die Schließbewegung und andererseits die Öffnungsbewegung der Düsennadel 17 beeinflußt werden. Ferner ist durch die besondere Lage der Drosselbohrungen 21, 22 der Steuerraum 19 entsprechend klein, wodurch sich der Einspritzverlauf und die Einspritzmenge exakter steuern lassen.

Oberhalb des Magnetankers 7 und Gegenstücks 9 befindet sich ein Entlastungsraum 24, von dem eine Niederdruck- bzw. Entlastungs­ leitung 25 aufrecht wegführt.

Die Kraftstoffzuführleitung 13 - ebenso wie der Verbindungskanal 16 - haben einen leicht schrägen Verlauf im Einsatzkörper 12, von denen die Leitung 13 im unteren Einsatzkörperbereich in eine Ringnut 13a übergeht, an die sich der im Grundkörper 11, Zwischenstück 26 und im Düsenkörper 27 verlaufende Leitungsab­ schnitt 13b anschließt, welcher in eine die Düsennadel 17 umge­ bende Druckkammer 28 mündet. Mit 29 ist der Nadelsitz bezeich­ net, von dem die Düsennadel 17 beim Druckabbau im Steuerraum 19 entgegen einer Federkraft und entgegen der Strömungsrichtung ab­ hebt.

Von der Düsennadel 17 und dem Steuerkolben 18 ausgehender Leck­ kraftstoff wird über einen Federraum 30 der Düsennadel 17 und über eine im Grundkörper 11 verlaufende Bohrung 31 am Anker des Magnetventiles 3 vorbei in den Entlastungsraum 24 geleitet.

Bei dem Injektor 1 gemäß Fig. 2 ist der Einsatzkörper 12 durch­ messermäßig wesentlich kleiner ausgebildet und in seinem oberen Bereich von einem Aufsetzstück 33 umschlossen, während der unte­ re Bereich fest im Grundkörper 11 steckt und zur Bildung eines Ventilsitzes 15 im Durchmesser verstärkt ausgebildet ist. Hier wirkt die untere Steuerkante des Gegenstücks 8 mit dem Ventil­ sitz 15 zusammen. In diesem Bereich befindet sich auch der Ka­ nalabschnitt 16a des Verbindungskanals 16, der eine in den Ka­ nalabschnitt 16a mündende definierte Drosselbohrung 21 aufweist. Eine weitere definierte Drosselbohrung 20 befindet sich zwischen der mit dem Steuerraum 19 verbundenen Hochdruckleitung 36 und der Kraftstoffzuführleitung 13.

Der Steuerraum 19 erstreckt sich bis zur Rückseite der Düsenna­ del 17. Ein im Grundkörper 11 lagefixiertes Füllstück 37 redu­ ziert dabei das Volumen des Steuerraumes 19. Die Hochdruckver­ bindung zur Rückseite der Düsennadel 17 ist durch eine Verbin­ dungsnut 39 im Grundkörper 11 und durch einen geschlitzt ausge­ führten Federteller 38 erreicht, der auf der Düsennadel 17 fe­ derkraftunterstützt aufliegt.

Der Anschluß für die Niederdruck- bzw. Entlastungsleitung 25 kann seitlich am oberen Ende des Injektors 1 vorgesehen sein, wobei die Leitung 25 zunächst einen bogenförmigen und dann einen aufrechten Leitungsverlauf hat.

Der weitgehend ähnlich ausgeführte Injektor gemäß den Fig. 3 und 4 enthält ein Magnetventil 3 in der Ausführung als 3-Wegeventil.

Das auf dem Einsatzkörper 12 gegen Federkraft axial bewegliche Gegenstück 8 weist an seinem oberen und unteren Ende jeweils ei­ ne Steuerkante 8a, 8b auf, von denen die Steuerkante 8a mit dem kegelförmigen Ventilsitz 15 des Einsatzkörpers 11 zur Steuerung der Hochdruckverbindung und die Steuerkante 8b mit dem kegelför­ migen Ventilsitz 41 am Spulenträger 5 zur Steuerung der Entla­ stungsverbindung zusammenwirkt.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 3 begrenzt der Steuerkolben 18 den Steuerraum 19, der durch einen schräg verlaufenden Verbindungs­ kanal 16 ständig mit dem Federraum 32 des Magnetventiles 3 ver­ bunden ist. Eine quer von der Kraftstoffzuführleitung 13 abzwei­ gende Hochdruckleitung 36 wird von der Steuerkante 8a des Gegen­ stücks auf- und zugesteuert. Im Außenbund 9 des Gegenstückes 8 ist eine Durchgangsbohrung 42 vorgesehen, durch die bei akti­ viertem Magnetventil 40 der Federraum 32 mit der Niederdrucklei­ tung 25 über einen von dem Einsatzkörper 12 und dem Spulenträger 5 gebildeten Ringzwischenraum 43 verbunden ist (Fig. 3, 4).

Leckkraftstoff wird hier über den Federraum 30 der Düsennadel 17, über die Bohrung 31 im Grundkörper 11, über ein Loch 44 in einem Zwischenstück 45, über einen Raum 46 für die Magnetventil­ wicklungen 4 und einen in die Niederdruckleitung 25 mündenden Kanal 47 abgeleitet.

Die Ausführung gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von der nach Fig. 3 dadurch, daß der Steuerkolben 18 durch das axialgesicherte Füllstück 37 ersetzt ist und somit der Steuerraum 19 über die Verbindungsnut 39 bis zur Rückseite der Düsennadel 17 reicht. Leckageleitungen sind bei dieser Ausführung nicht notwendig.

Die Wirkungsweise der Injektoren nach Fig. 1 und 2:
Geförderter Kraftstoff gelangt über den zentralen Hochdruckan­ schluß 14 und die Kraftstoffzuführleitung 13 sowohl in den die Düsennadel 17 umgebenden Druckraum 28 als auch auf die Rückseite der Düsennadel 17. Die Düsennadel wird durch Federkraft und durch die Kraft des Drucks im Steuerraum 19 auf ihren Nadelsitz 29 gedrückt. Sobald das Magnetventil 3 bzw. das 2-Wegeventil ak­ tiviert wird, wird das Gegenstück 8 durch den angezogenen Magnetanker 6 in eine Offenstellung überführt, das bedeutet, die Rückseite der Düsennadel bzw. des Steuerkolbens wird druckentla­ stet und die Düsennadel 17 aufgrund des höheren Drucks im Druck­ raum 28 von ihrem Nadelsitz 29 angehoben.

Die Wirkungsweise der Injektoren nach Fig. 3 und 4:
Geförderter Kraftstoff gelangt über den zentralen Hochdruckan­ schluß 14 und die Kraftstoffzuführleitung 13 in den Druckraum 28 und auf die Rückseite der Düsennadel 17. Das Magnetventil 40 als 3-Wegeventil steuert sowohl die Hochdruck- als auch die Nieder­ druckverbindung. In der dargestellten Position des Gegenstückes 8 ist die Hochdruckverbindung freigegeben, während die Nieder­ druckverbindung unterbrochen ist. Bei bestromtem Magnetventil wird die zur Rückseite der Düsennadel führende Hochdruckverbin­ dung unterbrochen und die Düsennadelrückseite mit der Nieder­ druckseite verbunden. Die Steuerkante 8a des Gegenstücks 8 liegt auf dem Ventilsitz 15 auf und die Steuerkante 8b ist von ihrem Ventilsitz 41 abgehoben.

Claims (9)

1. Injektor mit Magnet­ ventilsteuerung für eine Brennkraftmaschine mit einer auf einem Nadelsitz aufliegenden Dü­ sennadel und einer die Düsennadel umgebenden Druckkammer, mit einem Hochdruckanschluß und einer Kraftstoffzuführleitung, über die Kraftstoff einerseits in die Druckkammer und andererseits auf die Rückseite der Düsennadel gelangt, wobei die Rückseite dieser Düsennadel mit einer Entlastungsleitung durch ein in dem Injektorgehäuse angeordnetes Magnetventil verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Injektorgehäuse ein von dem Magnetventil (3) umgebe­ ner und die Kraftstoffzuführleitung (13) enthaltender zentral verlaufender langgestreckter Einsatzkörper (12) lagefixiert und der Hochdruckanschluß (14) kopfseitig an dem Injektor vorgesehen und mit der Kraftstoffzuführleitung (13) verbunden ist.

2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (3) einen hülsenförmigen Magnetanker (6) aufweist, der mit einem auf dem Einsatzkörper (12) axial ver­ schiebbaren und zumindest den Volumenstrom aus dem Steuerraum (19) in die Entlastungsleitung (25) steuernden federbelasteten ringförmigen Gegenstück (8) zusammenwirkt.

3. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzkörper (12) allein oder jeweils der Einsatzkörper und das Injektorgehäuse einen Ventilsitz (15; 41) für das ring­ förmige Gegenstück (8) bilden.

4. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Einsatzkörper (12) ein von einem Steuerraum (19) aus­ gehender Verbindungskanal (16) verläuft, durch den in Arbeits­ stellung des ringförmigen Gegenstücks (8) bei aktiviertem Magnetventil (3) die Düsennadelrückseite mit der Entlastungslei­ tung (25) verbindbar ist.

5. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (3) als 2-Wegeventil ausgebildet ist, des­ sen durch Federkraft an dem Magnetanker (6) anliegendes Gegen­ stück (8) den eine definierte Drosselbohrung (21) aufweisenden und mit der Entlastungsleitung (25) zusammenwirkenden Verbin­ dungskanal (16) aufsteuert.

6. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (16) mit einer von der Kraftstoffzu­ führleitung abzweigenden und in den Steuerraum (19) mündenden definierten Drosselbohrung (20) ständig verbunden ist.

7. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (3) als 3-Wegeventil ausgebildet ist, des­ sen durch Federkraft an dem Magnetanker (6) anliegendes Gegen­ stück (8) mit seinem der Einspritzdüse (2) zugewandten Ende den Verbindungskanal (16) mit einer von der Kraftstoffzuführleitung (13) abzweigenden und in einen aus Magnetanker und Gegenstück gebildeten Federraum (32) mündenden Hochdruckleitung (36) ver­ bindet und zugleich mit seinem der Einspritzdüse abgewandten En­ de die Verbindung zwischen dem Verbindungskanal (16) und der Entlastungsleitung (25) unterbricht.

8. Injektor nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Düsennadel (17) zusammenwirkender Steuerkolben (18) und der Einsatzkörper (12) jeweils stirnseitig den Steuer­ raum (19) begrenzen und daß ein den Steuerkolben (18) umgebender Federraum (30) auf der Rückseite der Düsennadel (17) über eine Leckölleitung (31) mit der Entlastungsleitung verbunden ist.

9. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einsatzkörper (12) und der Rückseite der Düsen­ nadel (17) ein stangenförmiges Füllstück (37) vorgesehen ist, über dessen Länge hinaus sich der Steuerraum (19) von dem Ein­ satzkörper (12) über eine Verbindungsnut (39) bis zur Düsennadel (17) erstreckt.