EP1088985B1 - Injektor für eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung - Google Patents

Injektor für eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung Download PDF

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EP1088985B1
EP1088985B1 EP20000121484 EP00121484A EP1088985B1 EP 1088985 B1 EP1088985 B1 EP 1088985B1 EP 20000121484 EP20000121484 EP 20000121484 EP 00121484 A EP00121484 A EP 00121484A EP 1088985 B1 EP1088985 B1 EP 1088985B1
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EP
European Patent Office
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injector
jet
control piston
hole
needle
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EP20000121484
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English (en)
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EP1088985A2 (de
EP1088985A3 (de
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Ulrich Dr. Augustin
Dirk Dr. Baranowski
Wilhelm Frank
Wendelin KLÜGL
Günther Lewentz
Heinz Lixl
Gerd Dr. Schmutzler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Publication of EP1088985A3 publication Critical patent/EP1088985A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • F02M61/12—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type characterised by the provision of guiding or centring means for valve bodies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/168—Assembling; Disassembling; Manufacturing; Adjusting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift

Definitions

  • the present invention relates to an injector according to the preamble of claim 1.
  • the supply of the fuel into the control chamber and into the pressure chamber arranged in the region of the nozzle needle takes place in parallel.
  • the fuel supply hole branches into a fuel supply hole, which opens into the control space and a fuel supply hole, which opens into the pressure chamber at the nozzle needle.
  • the branching from the fuel supply bore into the control chamber and the nozzle chamber runs in the region of a throttle plate.
  • problems often occur at the branch point of the fuel supply bore to the control chamber and the pressure chamber in the separation region of the throttle plate and injector body, namely, where due to the prevailing high pressures and the very hot fuel special seals (metal seals) are required.
  • the still occurring leakage is returned to the tank in such injectors. Since the leak has a high temperature, additional cooling of the tank is necessary. Moreover, the power loss of the pump is very high, since the leaking leakage causes a loss of pressure in the separation area.
  • an injector for an internal combustion engine which comprises an injector body having an injector body portion and a nozzle body portion with an axially extending bore.
  • a fuel supply bore opens into the axial bore in the injector body, wherein a displaceable control piston is arranged in the axial bore.
  • a control chamber is arranged above the control piston, wherein a control chamber relieving controllable valve is provided.
  • the injector includes an extending through the axial bore, A nozzle needle communicating with the spool for opening and closing an injection port, and a nozzle spring biasing the nozzle needle into a needle seat in the region of the injection port.
  • the fuel supply bore opens into the axial bore in a region below the control piston and the supply of fuel into the control chamber takes place from a region of the axial bore below the control piston through a bore in the control piston.
  • FIG. 1 shows an injector 10.
  • the injector 10 includes an injector body 20 which is divided into an injector body portion 30 and a nozzle body portion 40. Through both sections 30,40 extends an axial bore 50.
  • a Kraftstoffzu Georgiabohrung 60 is formed, which is in communication with a rail (not shown).
  • the Kraftstoffzu Industriesbohrung 60 opens below a control piston 70 in the through the injector body 20 extending axial bore 50.
  • the control piston 70 is fixedly connected to a nozzle needle 80, which extends through the axial bore 50 in the injector 20 body.
  • the fuel thus passes through the KraftstoffzuGermanbohrung 60 in the axial bore 50 in the injector body 20. Consequently, the entire axial bore 50 is filled below the control piston 70 in the injector body 20 with fuel, which passes within the axial bore 50 into the region of an injection port 290.
  • the control piston 70, the injector body 20 and a not shown in detail electrically controllable valve 90 define a control chamber 100.
  • a bore 110 is formed, from which an inlet throttle 120 and an inlet throttle 130 open into the control chamber 100.
  • the inlet throttle 120 extends obliquely in the control piston 70 and the inlet throttle 130 extends from the bore 110 axially through the control piston 70.
  • an extension 140 is formed on the control chamber 100 facing the end face of the cylindrical control piston 70.
  • the extension 140, in the center of which the inlet throttle 120 is located, is the stop for the control piston 70 and thus for the nozzle needle 80.
  • the inlet throttle 130 opens in the region of this extension 140 into the control chamber 100, whereas the inlet throttle 120 in a region of the end face of the control piston 70 opens into the control chamber 100, which continues in the stop position of the control piston 70 in a discharge throttle 150 in the valve 90. It should be noted at this point that it is also conceivable to provide only one or more than two outlet throttles in the control piston 70.
  • the nozzle needle 80 is biased at rest by a spring 160 to a needle seat 170 in the nozzle body portion 40.
  • the spring 160 is supported via a dial 180 on a shoulder 190 in the injector body 20.
  • the power is transmitted to the nozzle needle 80 via a formed on the nozzle needle 80 annular shoulder 200.
  • the centering body 210a is arranged in the form of a centering ring in a recess 220 on the outer circumference of the injector body section 30 and nozzle body section 40 in the contact region of the two body sections 30, 40.
  • the centering body 210b on the inner circumference, i. in the axial bore 50 of the injector body 20 so that it is located inside ( Figure 2). In both cases, the centering bodies 210a, 210b are introduced under tension.
  • a guide body 230a for the nozzle needle 80, through which the nozzle needle 80 extends, is arranged in the region of the axial bore 50 in the injector body 20 close to the needle seat 170.
  • the centering body 230 is necessary due to the long and slender nozzle needle 80 to ensure accurate needle guidance and accurate operation of the injector 10.
  • the centering body 230 is urged by a spring 240 in the outer region of the cylindrical Injektor Congress redesign 50.
  • the spring 240 is supported on the nozzle needle side via the annular shoulder 200 on the nozzle needle 80.
  • the nozzle needle 80 is guided in a concentrically arranged bore 250 in the guide body 230a.
  • the guide body 230a can be made of an annular starting material which is deformed symmetrically such that it is in each case at four points a, b, c, d, A, B, C, D on the nozzle needle 80 or abuts against the axial bore 50. After deformation and a In the hardening process, the guide body 230a is ground concentrically on its outer circumference A, B, C, D and on the inner surfaces a, b, c, d. By providing a slight interference fit between the centering body 230a and the nozzle body portion 40, the need for the spring 240 may be eliminated.
  • the centering body 230b may be made of an edged starting material. After hardening of the centering body 230b, only grinding of the outer X and inner Y diameters is necessary.
  • the embodiment of the injector 10 of Figure 2 differs from that of Figure 1 only by the implementation of the power transmission from the nozzle spring 160 to the nozzle needle 80. This is done via a spring ring 260 which is arranged in a groove 270 in the nozzle needle 80. About the spring ring 260, a spring plate 280 is pushed to prevent jumping out of the spring ring 260.
  • the guide body 230a, 230b and the spring 240 are not shown in the embodiment of Figure 2 for the sake of clarity, but can of course also be used in this embodiment.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the injector 10 is shown in a schematic representation.
  • the injector body section 30 and the nozzle body section 40 are formed in one piece. This eliminates the need for a centering between the two sections 30 and 40. It should not be ruled out, however, the embodiment of Figure 5 according to the embodiments of Figures 1 and 2 as in the injector body portion 30 and nozzle body portion 40 separate injector 20 perform.
  • the nozzle spring 160 biasing the nozzle needle 80 into the needle seat 170 is arranged in the embodiment of FIG. 5 in the control chamber 100. However, this has, as described in the embodiments described above, also via the bore 110 in the control piston 70 connection with the area below the control piston 70, in which the fuel supply takes place.
  • the nozzle spring 160 has a rectangular cross section. As a result, the harmful volume of the control chamber 100 is reduced.
  • a filler in the control room 100 is arranged.
  • the injector 10 described in FIGS. 1 to 4 operates as follows:
  • control piston 70 In the starting position according to FIG. 3A, the control piston 70 is in a lower position.
  • the nozzle needle 80 is displaced downwards into the nozzle needle seat 170 and closes the injection opening 290.
  • the outlet throttle 150 and a hole 300 that adjoins it are closed by the electrically controllable valve 90.
  • the control chamber 100 Via the two inlet throttles 120, 130, the control chamber 100 has access to the space below the control piston 70, which is under system pressure due to the connection of the fuel supply bore 60 to the rail.
  • control chamber 100 is relieved by activating the valve 90 and simultaneously opening the outlet throttle 150, ie fuel in the control chamber 100 flows via the outlet throttle 150 in the valve 90.
  • the control piston 70 shifts due to the now prevailing pressure difference - pressure in the control chamber 100 is lower than the system pressure below the control piston 70 - upwards.
  • the inlet throttle 130 is closed.
  • the valve 90 is driven again, so that the outlet throttle 150 is closed.
  • the fuel flows through the inlet throttle 120.
  • the control piston 70 moves slightly downward, the fuel can also pass through the inlet throttle 130 in the control chamber 100 and the control piston moves faster down and urges the associated nozzle needle 80 in their Needle seat 170, which closes the injection port 290.
  • the inlet throttle 120 has a smallest possible flow cross-section, the inlet throttle 130 has a large flow cross-section in the interest of fast needle closing.
  • An advantage of this embodiment of the injector according to the invention is that the nozzle needle 80 and the control piston 70 form a common production-favorable component.
  • the injector 10 is leak-free and consists of only a few parts.
  • the design of inlet and outlet throttles is a compromise in common rail systems.
  • the throttle combination described allows the throttle cross-sections to be designed optimally.
  • the control leakage can be avoided during the injection to a small residual value, in the illustrated form as a leak-like injector all leakage losses are almost eliminated.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Bei den bekannten Injektoren erfolgt die Zuführung des Kraftstoffs in den Steuerraum und in den im Bereich der Düsennadel angeordneten Druckraum parallel. Die Kraftstoffzuführbohrung verzweigt sich in eine Kraftstoffzuführbohrung, die in den Steuerraum mündet und eine Kraftstoffzuführbohrung, die in den Druckraum an der Düsennadel mündet. Die Verzweigung von der Kraftstoffzuführbohrung in den Steuerraum und den Düsenraum verläuft im Bereich einer Drosselplatte. Hierbei treten häufig Probleme an der Verzweigungsstelle der Kraftstoffzuführbohrung zum Steuerraum und zum Druckraum im Trennbereich von Drosselplatte und Injektorkörper auf, wo nämlich aufgrund der dort herrschenden hohen Drücke und des sehr heißen Kraftstoffs besondere Abdichtungen (Metalldichtungen) erforderlich sind. Die dennoch auftretende Leckage wird bei derartigen Injektoren zum Tank zurückgeführt. Da die Leckage eine hohe Temperatur hat, ist eine zusätzliche Kühlung des Tanks notwendig. Überdies ist die Verlustleistung der Pumpe sehr hoch, da durch die austretende Leckage ein Druckerverlust im Trennbereich stattfindet.
  • Aus der EP-A-0921301 ist ein Injektor für eine Brennkraftmaschine bekannt, welcher einen Injektorkörper umfasst, der einen Injektorkörperabschnitt und einen Düsenkörperabschnitt mit einer sich axial erstreckenden Bohrung aufweist. Eine Kraftstoffzuführbohrung mündet in die axiale Bohrung im Injektorkörper, wobei in der axialen Bohrung ein verlagerbarer Steuerkolben angeordnet ist. Oberhalb des Steuerkolbens ist ein Steuerraum angeordnet, wobei ein den Steuerraum entlastendes ansteuerbares Ventil vorgesehen ist. Des Weiteren umfasst der Injektor eine sich durch die axiale Bohrung erstreckende, mit dem Steuerkolben in Verbindung stehende Düsennadel zum Öffnen und Schließen einer Einspritzöffnung sowie eine Düsenfeder, die die Düsennadel in einen Nadelsitz im Bereich der Einspritzöffnung vorspannt. Die Kraftstoffzuführbohrung mündet in einem Bereich unterhalb des Steuerkolbens in die axiale Bohrung und die Zufuhr von Kraftstoff in den Steuerraum erfolgt aus einem Bereich der axialen Bohrung unterhalb des Steuerkolbens durch eine Bohrung im Steuerkolben.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Injektor bereitzustellen, bei welchem eine Leckage vermieden werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Durch das Zuführen des Kraftstoffs in die axiale Bohrung im Injektorkörper unterhalb des Steuerkolbens und das Weiterleiten desselben aus diesem Bereich in den Einspritzraum im Bereich der Einspritzöffnung und über die Bohrung im Steuerkolben in den Steuerraum, entfällt die oben angesprochene Verzweigungsstelle und folglich die Gefahr des Austretens von Leckage in einer Trennebene. Der Kraftstoff gelangt direkt in die axiale Bohrung im Injektorkörper und weiter entlang der Düsennadel zur Einspritzöffnung. Auf diese Weise erhöht sich der Wirkungsgrad des Injektors.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, in denen:
    • Figur 1 einen erfindungsgemäßen Injektor im Schnitt zeigt;
    • Figur 2 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Injektors im Schnitt zeigt;
    • Figuren 3A, 3B vergrößerte Darstellungen zweier Positionen des Steuerkolbens im Schnitt zeigen;
    • Figuren 4A, 4B zwei Ausführungsformen des Führungskörpers zeigen und
    • Figur 5 eine dritte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Injektors zeigt.
  • In Figur 1 ist ein Injektor 10 dargestellt. Der Injektor 10 umfaßt einen Injektorkörper 20, der in einen Injektorkörperabschnitt 30 und einen Düsenkörperabschnitt 40 unterteilt ist. Durch beide Abschnitte 30,40 verläuft eine axiale Bohrung 50. Im Injektorkörper 20 ist eine Kraftstoffzuführbohrung 60 ausgebildet, die mit einem Rail (nicht dargestellt) in Verbindung steht. Die Kraftstoffzuführbohrung 60 mündet unterhalb eines Steuerkolbens 70 in die durch den Injektorkörper 20 verlaufende axiale Bohrung 50. Der Steuerkolben 70 ist fest mit einer Düsennadel 80 verbunden, die sich durch die axiale Bohrung 50 im Injektorkörper 20 erstreckt. Der Kraftstoff gelangt demnach durch die Kraftstoffzuführbohrung 60 in die axiale Bohrung 50 im Injektorkörper 20. Folglich ist die gesamte axiale Bohrung 50 unterhalb des Steuerkolbens 70 im Injektorkörper 20 mit Kraftstoff gefüllt, der innerhalb der axialen Bohrung 50 bis in den Bereich eine Einspritzöffnung 290 gelangt.
  • Der Steuerkolben 70, der Injektorkörper 20 und ein nicht näher dargestelltes elektrisch ansteuerbares Ventil 90 begrenzen einen Steuerraum 100. Im Steuerkolben 70 ist eine Bohrung 110 ausgebildet, von der aus eine Zulaufdrossel 120 und eine Zulaufdrossel 130 in den Steuerraum 100 münden. Die Zulaufdrossel 120 verläuft in dem Steuerkolben 70 schräg und die Zulaufdrossel 130 erstreckt sich von der Bohrung 110 axial durch den Steuerkolben 70. Auf der dem Steuerraum 100 zugewandten Stirnseite des zylindrischen Steuerkolbens 70 ist ein Fortsatz 140 ausgebildet. Der Fortsatz 140, in dessen Zentrum sich die Zulaufdrossel 120 befindet, ist der Anschlag für den Steuerkolben 70 und damit für die Düsennadel 80. Die Zulaufdrossel 130 mündet im Bereich dieses Fortsatzes 140 in den Steuerraum 100, wohingegen die Zulaufdrossel 120 in einem Bereich der Stirnseite des Steuerkolbens 70 in den Steuerraum 100 mündet, der sich in der Anschlagposition des Steuerkolben 70 in einer Ablaufdrossel 150 im Ventil 90 fortsetzt. Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß es auch denkbar ist, lediglich eine oder mehr als zwei Ablaufdrosseln im Steuerkolben 70 vorzusehen.
  • Die Düsennadel 80 ist im Ruhezustand durch eine Feder 160 auf einen Nadelsitz 170 im Düsenkörperabschnitt 40 vorgespannt. Die Feder 160 stützt sich über eine Einstellscheibe 180 an einer Schulter 190 im Injektorkörper 20 ab. Die Kraftübertragung auf die Düsennadel 80 erfolgt über einen an der Düsennadel 80 ausgebildeten ringförmigen Absatz 200. Für den Betrieb des Injektors 10 ist es wichtig, daß der Steuerkolben 70 und der Nadelsitz 170 im Düsenkörperabschnitt 40 exakt konzentrisch angeordnet sind. Diese erforderliche, genaue axiale Lage von Nadelsitz 170 und Steuerkolben 70 ist bei dem in den Ausführungsformen der Figur 1, 2, 5, 6 gezeigten, geteilten Injektorkörper 20 durch Zentrierkörper 210a, 210b sichergestellt.
  • Wie in Figur 1 zu erkennen, ist der Zentrierkörper 210a in Form eines Zentrierringes in einer Ausnehmung 220 am Außenumfang vom Injektorkörperabschnitt 30 und Düsenkörperabschnitt 40 im Kontaktbereich der beiden Körperabschnitte 30, 40 angeordnet. Es ist jedoch auch denkbar, den Zentrierkörper 210b am Innenumfang, d.h. in der axialen Bohrung 50 des Inkjektorkörpers 20 anzuordnen, so daß dieser innenliegend ist (Figur 2). In beiden Fällen sind die Zentrierkörper 210a, 210b unter Spannung eingebracht.
  • Bei der Ausführungsform des Injektors 10 nach Figur 1 ist im dem Nadelsitz 170 nahen Bereich der axialen Bohrung 50 im Injektorkörper 20 ein Führungskörper 230a für die Düsennadel 80 angeordnet, durch den sich die Düsennadel 80 erstreckt. Der Zentrierkörper 230 ist aufgrund der langen und schlanken Düsennadel 80 notwendig, um eine genaue Nadelführung und einen genauen Betrieb des Injektors 10 zu gewährleisten. Der Zentrierkörper 230 ist über eine Feder 240 in den äußeren Bereich der zylindrischen Injektorkörperbohrung 50 gedrängt. Die Feder 240 stützt sich düsennadelseitig über den ringförmigen Absatz 200 an der Düsennadel 80 ab. Die Düsennadel 80 ist dabei in einer konzentrisch angeordneten Bohrung 250 im Führungskörper 230a geführt.
  • Der Führungskörper 230a kann, wie in Figur 4A zu erkennen, aus einem ringförmigen Ausgangsmaterial hergestellt sein, das derart symmetrisch verformt ist, daß es jeweils an vier Stellen a, b, c, d, A, B, C, D an der Düsennadel 80 bzw. an der axialen Bohrung 50 anliegt. Nach der Verformung und einem Härteprozeß ist der Führungskörper 230a an seinem äußeren Umfang A, B, C, D und an den inneren Flächen a, b, c, d konzentrisch auf Maß geschliffen. Durch Vorsehen eines leichten Preßsitzes zwischen dem Zentrierkörper 230a und dem Düsenkörperabschnitt 40 kann die Notwendigkeit für die Feder 240 entfallen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform, wie in Figur 4B dargestellt, kann der Zentrierkörper 230b aus einem kantigen Ausgangsmaterial hergestellt sein. Nach dem Härten des Zentrierkörpers 230b ist lediglich ein Schleifen des äußeren X und inneren Y Durchmessers notwendig.
  • Die Ausführungsform des Injektors 10 nach Figur 2 unterscheidet sich gegenüber derjenigen nach Figur 1 lediglich durch die Umsetzung der Kraftübertragung von der Düsenfeder 160 auf die Düsennadel 80. Diese erfolgt über einen Federring 260, der in einer Nut 270 in der Düsennadel 80 angeordnet ist. Über dem Federring 260 ist ein Federteller 280 geschoben, um ein Herausspringen des Federringes 260 zu verhindern.
  • Der Führungskörper 230a,230b und die Feder 240 sind bei der Ausführungsform nach Figur 2 der besseren Übersicht halber nicht eingezeichnet, können aber bei dieser Ausführungsform natürlich auch verwendet werden.
  • In Figur 5 ist eine weitere Ausführungsform des Injektors 10 in schematischer Darstellung gezeigt. Im Unterschied zu den Ausführungsformen nach den Figuren 1 und 2 sind der Injektorkörperabschnitt 30 und der Düsenkörperabschnitt 40 einstückig ausgebildet. Somit entfällt die Notwendigkeit für einen Zentrierkörper zwischen den beiden Abschnitten 30 und 40. Es soll jedoch nicht ausgeschlossen werden, auch die Ausführungsform nach Figur 5 entsprechend den Ausführungsformen nach den Figuren 1 und 2 als in Injektorkörperabschnitt 30 und Düsenkörperabschnitt 40 getrennter Injektorkörper 20 auszuführen.
  • Die die Düsennadel 80 in den Nadelsitz 170 vorspannende Düsenfeder 160 ist bei der Ausführungsform nach Figur 5 im Steuerraum 100 angeordnet. Dieser hat jedoch, wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschrieben, ebenfalls über die Bohrung 110 im Steuerkolben 70 Verbindung mit dem Bereich unterhalb des Steuerkolbens 70, in welchen die Kraftstoffzuführung erfolgt. Die Düsenfeder 160 weist einen rechteckförmigen Querschnitt auf. Hierdurch ist das Schadvolumen des Steuerraums 100 vermindert. Zusätzlich ist ein Füllstück im Steuerraum 100 angeordnet.
  • Der in den Figuren 1 bis 4 beschriebene Injektor 10 arbeitet wie folgt:
  • In der Ausgangslage nach Figur 3A befindet sich der Steuerkolben 70 in einer unteren Stellung. Die Düsennadel 80 ist nach unten in den Düsennadelsitz 170 verlagert und verschließt die Einspritzöffnung 290. Die Ablaufdrossel 150 und eine sich diese anschließende Bohrung 300 sind durch das elektrisch ansteuerbare Ventil 90 verschlossen. Über die beiden Zulaufdrosseln 120, 130 hat der Steuerraum 100 Zugang zum Raum unterhalb des Steuerkolbens 70, der aufgrund der Verbindung der Kraftstoffzuführbohrung 60 mit dem Rail unter Systemdruck steht.
  • Zur Einleitung einer Einspritzung wird der Steuerraum 100 durch Ansteuern des Ventils 90 und gleichzeitigem Öffnen der Ablaufdrossel 150 entlastet, d.h. Kraftstoff im Steuerraum 100 fließt über die Ablaufdrossel 150 im Ventil 90 ab. Der Steuerkolben 70 verlagert sich infolge der nun herrschenden Druckdifferenz - Druck im Steuerraum 100 ist geringer als der Systemdruck unterhalb des Steuerkolbens 70 - nach oben. Sowie der Steuerkolben 70 mit dem Fortsatz 140 den oberen Anschlag erreicht, wird die Zulaufdrossel 130 verschlossen.
  • Zur Beendigung der Einspritzung wird das Ventil 90 erneut angesteuert, so daß die Ablaufdrossel 150 geschlossen wird. Zunächst strömt der Kraftstoff durch die Zulaufdrossel 120. Sobald sich der Steuerkolben 70 geringfügig nach unten verlagert, kann der Kraftstoff auch durch die Zulaufdrossel 130 in den Steuerraum 100 gelangen und der Steuerkolben verlagert sich schneller nach unten und drängt die mit ihm verbundene Düsennadel 80 in ihren Nadelsitz 170, was die Einspritzöffnung 290 verschließt. Die Zulaufdrossel 120 hat einen kleinstmöglichen Strömungsquerschnitt, die Zulaufdrossel 130 hat im Interesse eines schnellen Nadelschließens einen großen Strömungsquerschnitt.
  • Vorteilhaft bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Injektors ist, daß die Düsennadel 80 und der Steuerkolben 70 ein gemeinsames fertigungsbegünstigtes Bauteil bilden. Der Injektor 10 ist leckagelos und besteht nur aus wenigen Teilen. Die Auslegung von Zu- und Ablaufdrosseln stellt bei Common Rail Systemen einen Kompromiß dar. Durch die beschriebene Drosselkombination können die Drosselquerschnitte optimal ausgelegt werden. Als besonderer Vorteil kann die Steuerleckage während der Einspritzung bis auf einen geringen Restwert vermieden werden, in der dargestellten Form als lecköllöser Injektor sind alle Leckageverluste nahezu beseitigt.

Claims (8)

  1. Injektor (10) für eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, umfassend:
    - einen Injektorkörper (20), welcher einen Injektorkörperabschnitt (30) und einen Düsenkörperabschnitt (40) aufweist, mit einer sich axial erstreckenden Bohrung (50), eine in die axiale Bohrung (50) mündende Kraftstoffzuführbohrung (60) im Injektorkörper (20),
    - einen in der axialen Bohrung (50) verlagerbaren Steuerkolben (70),
    - einen oberhalb des Steuerkolbens (70) angeordneten Steuerraum (100),
    - ein den Steuerraum (100) entlastendes ansteuerbares Ventil (90),
    - eine sich durch die axiale Bohrung (50) erstreckende, mit dem Steuerkolben (70) in Verbindung stehende Düsennadel (80) zum Öffnen und Schließen einer Einspritzöffnung (290), und
    - eine Düsenfeder (160), die die Düsennadel (80) in einen Nadelsitz (170) im Bereich der Einspritzöffnung vorspannt,
    - wobei die Kraftstoffzuführbohrung (60) in einem Bereich unterhalb des Steuerkolbens (70) in die axiale Bohrung (50) mündet,
    - wobei die Zufuhr von Kraftstoff in den Steuerraum (100) aus dem Bereich der axialen Bohrung (50) unterhalb des Steuerkolbens (70) durch eine Bohrung (110) im Steuerkolben (70) erfolgt,
    wobei der Steuerkolben (70) als Zylinder mit einem an der dem Steuerraum (100) zugewandten Stirnseite koaxial angeordneten Fortsatz (140) ausgebildet ist, wobei von der Bohrung (110) zwei als Drosselbohrungen ausgebildete Zulaufdrosseln (120, 130) in den Steuerraum (100) münden, wobei eine (130) der zwei Zulaufdrosseln (120, 130) zentral im Bereich der Stirnseite des Fortsatzes (140) in den Steuerraum (100) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz (140) beim Erreichen eines oberen Anschlages die eine Zulaufdrossel (130) verschließt.
  2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektorkörperabschnitt (30) und der Düsenkörperabschnitt (40) als zwei Teile ausgebildet sind.
  3. Injektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zentrierkörper (210a, 210b) zum exakten konzentrischen Anordnen des Steuerkolbens (70) bezüglich des Nadelsitzes (170) im Kontaktbereich des Injektorkörperabschnitts (30) und des Düsenkörperabschnitts (40) vorgesehen ist.
  4. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragung von der Düsenfeder (160) auf die Düsennadel (80) über an der Düsenfeder (160) angeordnete Übertragungsmittel (200; 260, 270, 280) erfolgt.
  5. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenfeder (160) im Steuerraum (100) angeordnet ist.
  6. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der axialen Bohrung (50) ein Führungskörper (230a, 230b) für die Düsennadel (80) angeordnet ist.
  7. Injektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskörper (230a) durch Verformung eines rohrförmigen Ausgangsmaterial in seiner axial Richtung hergestellt ist, derart, daß er entlang jeweils wenigstens dreier Berührungslinie an der Düsennadel (80) bzw. an der axialen Bohrung (50) anliegt.
  8. Injektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskörper (230b) aus einem im Querschnitt merkantigen, stangenförmigen Ausgangsmaterial hergestellt ist, in welchem eine zentrale Bohrung zur Aufnahme der Düsennadel (80) ausgebildet ist.
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