EP1143137B1 - Steuereinheit für einen Injektor einer Einspritzanlage - Google Patents

Steuereinheit für einen Injektor einer Einspritzanlage Download PDF

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EP1143137B1
EP1143137B1 EP01108767A EP01108767A EP1143137B1 EP 1143137 B1 EP1143137 B1 EP 1143137B1 EP 01108767 A EP01108767 A EP 01108767A EP 01108767 A EP01108767 A EP 01108767A EP 1143137 B1 EP1143137 B1 EP 1143137B1
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EP
European Patent Office
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throttle
inlet
control valve
flow resistance
outlet
Prior art date
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EP01108767A
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English (en)
French (fr)
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EP1143137A3 (de
EP1143137A2 (de
Inventor
Willibald Dr. Schürz
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Publication of EP1143137A3 publication Critical patent/EP1143137A3/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
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/21—Fuel-injection apparatus with piezoelectric or magnetostrictive elements
    • 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
    • F02M2547/00—Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/008—Means for influencing the flow rate out of or into a control chamber, e.g. depending on the position of the needle

Definitions

  • the invention relates to a control unit according to the preamble of claim 1 for controlling the nozzle needle movement in an injector for an injection system of an internal combustion engine.
  • the injection nozzle of the injector is displaced by a mounted nozzle needle released or closed, the Nozzle needle movement through an integrated into the injector Control unit is specified to the desired injection times to reach.
  • the control unit on the top of the nozzle needle arranged fuel-filled Control room with an inlet and a drain on, wherein the in the control room prevailing fuel pressure on the upper Front side of the nozzle needle acts, so that the nozzle needle movement by controlling the fuel pressure in the control room leaves.
  • a disadvantage of these known injectors is a constructive Target conflict in the dimensioning of the inlet to the Control space.
  • it is as fast as possible Closing the nozzle needle from a combustion point of view required to those specified by the engine control To be able to comply with tax times, especially for the Minimizing particulate emissions is important.
  • must arranged in the inlet to the control room inlet throttle have the lowest possible flow resistance, so in the control room as soon as possible to close the Injector necessary fuel pressure to be built up can.
  • a low flow resistance of the Inlet throttle during the injection phase with open control valve in the course of the control room to an undesirable leakage, because the fuel supplied via the inlet throttle the control room via the outlet throttle and the control valve leaves immediately.
  • a reduction of the flow resistance thus leads advantageously to a Shortening the response time of the injector when closing the injection nozzle, however, are by such a measure simultaneously increases the leakage losses.
  • US-A-5438968 is an injector for an injection system an internal combustion engine known with a control unit for controlling the nozzle needle movement and with a fuel filled and hydraulically acting on the nozzle needle control chamber with an inlet and a drain, wherein in the process a control valve and arranged in the inlet an inlet throttle is.
  • the injector is characterized in that the Inlet restrictor has a variable flow resistance.
  • the invention is therefore based on the object, an injector to create the type described above, the possible low leakage losses during the injection phase one possible fast closing of the injector allows without to increase the minimum opening pressure of the injector.
  • the object is, starting from the above known control unit for controlling the nozzle needle movement according to the preamble of claim 1, by the characterizing Characteristics of claim 1 solved.
  • the invention comprises the general technical teaching in which Inlet and / or in the expiration of the control room of the control unit To use chokes with variable flow resistances to reduce the leakage when the control valve is open and still allow a quick closing of the injector.
  • the flow resistance of the inlet throttle is during the Injection phase with open control valve preferably larger as during the closing phase with the control valve closed, so that as little fuel as possible during the injection phase enters the control room, resulting in a reduction the leakage losses during the injection phase leads.
  • the inlet throttle changes its flow resistance independently depending on the position of the control valve.
  • an outlet throttle with a variable flow resistance arranged, on the one hand, the leakage losses in the injection phase reduce with open control valve and on the other hand a rapid pressure build-up in the control room at Close the injector to allow.
  • the flow resistance the outlet throttle is therefore with the control valve open preferably lower than when the control valve is closed.
  • the outlet throttle changes its flow resistance independently depending on the position of the Control valve, but is also an external control, for example possible through the engine control.
  • the outlet throttle can also be integrated in the control valve be by the control valve, for example, as a continuous Throttle valve is formed.
  • the outlet throttle but together with the inlet throttle in one Throttle valve integrated, which is used to control the respective Flow resistance has a rotary piston, the flow or the inlet of the control room in dependence on his Turn position releases or closes to varying degrees.
  • FIG. 1 shows an inventive Control unit of an injector for an injection system Internal combustion engine, the injector and the injection system otherwise constructed in a conventional manner, so that to a representation of the details of the injector and the Injection system is omitted.
  • the injector has a nozzle needle 1, which is axially displaceable in a nozzle needle guide 2 is stored, so that the nozzle needle 1 in the nozzle needle guide 2 forms a piston in the upper part of the Düsennadel exchange 2 a designated as control chamber 3 Kraftstoff Jackes Includes volume so that the fuel pressure in the control chamber 3 on the upper end face of the nozzle needle 1 works.
  • a Inlet restrictor ZD is arranged for controlling the fuel pressure in the Control room 3 is this via an inlet 4 with the actual Injection connected, wherein in the inlet 4 a Inlet restrictor ZD is arranged.
  • control room 3 via an outlet throttle AD and a control valve SV connected to a return line 5, wherein the control valve SV is actuated by a piezoelectric actuator 6, which in turn via a control line 7 is connected to the engine control.
  • the control valve SV opened by the piezoelectric actuator 6, so that the fuel in the Control chamber 6 can flow through the return line 5, which even with another supply of fuel via the inlet 4 to a drop in fuel pressure in the control room 3 leads, causing the on the upper face of the nozzle needle 1 acting back pressure reduced, so that the Nozzle needle 1 moves upwards and thus the injection nozzle opens.
  • control valve SV then closed by the piezoelectric actuator 6, so that no fuel more from the control room 3 via the return line. 5 can flow, so that in the control room 3 again the Set rail pressure, whereupon the nozzle needle 1 due the higher pressure on its top and the spring force behind moved down to the closed position.
  • the inlet throttle ZD here has a variable flow resistance on, at the lowest possible leakage losses during the injection phase as fast as possible closing allow the injector. Such is the flow resistance the inlet throttle ZD with open control valve SV relative great to minimize leakage losses. If that Control valve SV, on the other hand, closes to the injection phase stop, takes the flow resistance of the inlet throttle ZD from, so that in the control room 3 as fast as possible to Close the injector required fuel pressure can build up.
  • the outlet throttle AD has a variable Flow resistance in order to minimize leakage losses the fastest possible closing of the injection nozzle to enable.
  • the flow resistance of the outlet throttle AD relatively low with the control valve open, so that the fuel at the beginning of the injection phase as possible can drain quickly from the control room 3. While closing the control valve SV towards the end of the injection phase takes against it also the flow resistance of the outlet throttle AD to, to a possible rapid construction of the closing of the nozzle needle 1 required fuel pressure in the control room 3 to allow.
  • the inlet throttle ZD is here in the lower part of the rotary throttle arranged and has an annular channel 10, which the Sleeve 8 surrounds and into which the inlet 4 opens.
  • Ring channels 10 are diametrically radially continuous in the sleeve 8 Holes 11 attached.
  • radially extending tap holes 12 arranged in the Inside the rotary piston 9 in axially extending inlet throttle holes 13 open at the lower end of the rotary piston 9 ends, so that the fuel in the in Fig. 2a to 2c illustrated injection position via the inlet 4, the Ring channel 10, the holes 11 in the sleeve 8, the holes 12 in the rotary piston 9 and finally the inlet throttle holes 13 may enter the control room 3.
  • the in the Fig. 2a to 2c illustrated injection position via the inlet 4 the Ring channel 10
  • the holes 11 in the sleeve 8 the holes 12 in the rotary piston 9 and finally the inlet throttle holes 13 may enter the control room 3.
  • the illustrated rotary throttle includes Also has axial bores 14, wherein the axial bores 14th open in the lower end face of the rotary piston 9, so that Fuel from the control chamber 3 unhindered in the axial bores 14 can occur.
  • the axial bores 14, however, go not over the entire length of the rotary piston 9 through, but open in the upper region of the rotary piston 9 in two horizontally running tap holes 15.1, 15.2, the side in the Jacket surface of the rotary piston 9 ends, wherein the inner wall the sleeve 8 in this area as a planing surface 16.1 or 16.2 is formed so that the tap holes 15.1, 15.2 in the closed position shown in Figs. 2a to 2c of the planing surfaces 16.1 and 16.2 are closed.
  • the Rotary throttle thus closes completely or in this state has at least one very large flow resistance.
  • an opening of the control valve SV takes the Fuel pressure arranged in a above the rotary piston Drain hole 17, located in the above the rotary piston Room 18 and in the spaces 19 between the Rotary piston 8 and the planing surfaces 16.1 and 16.2 respectively on the tap holes 15.1, 15.2 opposite sides resulting in a torque on the rotary piston 9 in FIG. 2b in the counterclockwise direction.
  • This torque is stirring therefore, that the two tap holes 15.1 and 15.2 in the Rotary piston arranged decentrally and with respect to the axis of rotation of the rotary piston 9 are aligned differently.
  • a Opening of the control valve SV rotates the rotary piston therefore counterclockwise until the rotary piston 9 again abuts the plane sealing surfaces 16.1, 16.2.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Steuerung der Düsennadelbewegung in einem Injektor für eine Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine.
Bei herkömmlichen Injektoren für Common-Rail-Einspritzanlagen wird die Einspritzdüse des Injektors durch eine verschiebbar gelagerte Düsennadel freigegeben bzw. verschlossen, wobei die Düsennadelbewegung durch eine in den Injektor integrierte Steuereinheit vorgegeben wird, um die gewünschten Einspritzzeiten zu erreichen. Hierzu weist die Steuereinheit einen an der Oberseite der Düsennadel angeordneten kraftstoffgefüllten Steuerraum mit einem Zulauf und einem Ablauf auf, wobei der in dem Steuerraum herrschende Kraftstoffdruck auf die obere Stirnseite der Düsennadel wirkt, so daß sich die Düsennadelbewegung durch den Kraftstoffdruck in dem Steuerraum steuern läßt.
Zum Schließen der Einspritzdüse wird ein in dem Ablauf des Steuerraums angeordnetes Steuerventil geschlossen, so daß der Kraftstoffdruck in dem Steuerraum mit dem am Zulauf des Steuerraums anliegenden Einspritzdruck übereinstimmt, wodurch die Düsennadel nach unten gedrückt wird und die Einspritzdüse somit verschließt.
Bei einem Injektorkonzept ohne Dauerleckage ist im Zustand, wenn die Düsennadel vom Sitz abgehoben ist, der druckbeaufschlagte Querschnitt, welcher eine hydraulische Kraft in Richtung öffnen erzeugt, gleich groß dem Querschnitt, welcher eine hydraulische Kraft in Richtung schließen erzeugt. Bei geöffneter Düse ist die Nadel quasi druckausgeglichen. Dynamisch stellt sich am Düsensitz ein etwas niedrigerer Druck ein. Fine zusätzliche Schließkraft zum Beschleunigen der Düsennadel muß in diesem Fall durch eine Feder aufgebracht werden.
Zum Öffnen der Einspritzdüse wird das in dem Ablauf des Steuerraums angeordnete Steuerventil dagegen geöffnet, so daß Kraftstoff aus dem Steuerraum abfließen kann, was zu einer Verringerung des Kraftstoffdrucks in dem Steuerraum führt. Dementsprechend bewegt sich die Düsennadel aufgrund des verringerten Gegendrucks in dem Steuerraum nach oben und öffnet die Einspritzdüse.
Nachteilig an diesen bekannten Injektoren ist ein konstruktiver Zielkonflikt bei der Dimensionierung des Zulaufs zu dem Steuerraum. Einerseits ist nämlich ein möglichst schnelles Schließen der Düsennadel aus verbrennungstechnischer Sicht erforderlich, um die von der Motorsteuerung vorgegebenen Steuerzeiten einhalten zu können, was insbesondere für die Minimierung der Partikelemissionen wichtig ist. Hierzu muß die in dem Zulauf zu dem Steuerraum angeordnete Zulaufdrossel einen möglichst geringen Strömungswiderstand aufweisen, damit in dem Steuerraum möglichst schnell der zum Schließen der Einspritzdüse erforderliche Kraftstoffdruck aufgebaut werden kann. Andererseits führt ein geringer Strömungswiderstand der Zulaufdrossel während der Einspritzphase bei geöffnetem Steuerventil im Ablauf des Steuerraums zu einer unerwünschten Leckage, da der über die Zulaufdrossel zugeführte Kraftstoff den Steuerraum über die Ablaufdrossel und das Steuerventil sofort wieder verläßt. Eine Verringerung des Strömungswiderstands der Zulaufdrossel führt somit zwar vorteilhaft zu einer Verkürzung der Ansprechzeit des Injektors beim Schließen der Einspritzdüse, jedoch werden durch eine derartige Maßnahme gleichzeitig die Leckageverluste erhöht.
Es ist zwar möglich, die Schließgeschwindigkeit durch eine auf die Düsennadel wirkende Düsenfeder zu erhöhen, jedoch führt dies zu einem unerwünschten Anstieg des minimalen Öffnungsdrucks des Injektors.
Aus der US-A-5438968 ist ein Injektor für eine Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine bekannt mit einer Steuereinheit zur Steuerung der Düsennadelbewegung und mit einem Kraftstoff gefüllten und hydraulisch auf die Düsennadel wirkenden Steuerraum mit einem Zulauf und einem Ablauf, wobei in dem Ablauf ein Steuerventil und in dem Zulauf eine Zulaufdrossel angeordnet ist. Der Injektor ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufdrossel einen variablen Strömungswiderstand aufweist.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, einen Injektor der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der bei möglichst geringen Leckageverlusten während der Einspritzphase ein möglichst schnelles Schließen der Einspritzdüse ermöglicht, ohne den minimalen Öffnungsdruck des Injektors zu erhöhen.
Die Aufgabe wird, ausgehend von der vorstehend beschriebenen bekannten Steuereinheit zur Steuerung der Düsennadelbewegung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung umfaßt die allgemeine technische Lehre, in dem Zulauf und/oder in dem Ablauf des Steuerraums der Steuereinheit Drosseln mit variablen Strömungswiderständen zu verwenden, um die Leckage bei geöffnetem Steuerventil zu verringern und trotzdem ein schnelles Schließen der Einspritzdüse zu ermöglichen.
Der Strömungswiderstand der Zulaufdrossel ist während der Einspritzphase bei geöffnetem Steuerventil vorzugsweise größer als während der Schließphase bei geschlossenem Steuerventil, damit während der Einspritzphase möglichst wenig Kraftstoff in den Steuerraum eintritt, was zu einer Verringerung der Leckageverluste während der Einspritzphase führt. Vorzugsweise ändert die Zulaufdrossel ihren Strömungswiderstand selbständig in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerventils.
Darüber hinaus ist in dem Ablauf des Steuerraums vorzugsweise eine Ablaufdrossel mit einem variablen Strömungswiderstand angeordnet, um einerseits die Leckageverluste in der Einspritzphase bei geöffnetem Steuerventil zu verringern und andererseits einen schnellen Druckaufbau in dem Steuerraum beim Schließen der Einspritzdüse zu ermöglichen. Der Strömungswiderstand der Ablaufdrossel ist deshalb bei geöffnetem Steuerventil vorzugsweise geringer als bei geschlossenem Steuerventil. Vorzugsweise ändert die Ablaufdrossel ihren Strömungswiderstand selbständig in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerventils, jedoch ist auch eine externe Ansteuerung beispielsweise durch die Motorsteuerung möglich. Darüber hinaus kann die Ablaufdrossel auch in das Steuerventil integriert werden, indem das Steuerventil beispielsweise als stufenloses Drosselventil ausgebildet ist.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Ablaufdrossel jedoch zusammen mit der Zulaufdrossel in einem Drosselventil integriert, das zur Steuerung des jeweiligen Strömungswiderstands einen Drehkolben aufweist, der den Ablauf bzw. den Zulauf des Steuerraums in Abhängigkeit von seiner Drehstellung in unterschiedlichem Maß freigibt oder verschließt.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1
eine Steuereinheit eines Injektors für eine Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung,
Fig. 2a
eine Querschnittsdarstellung der erfindungsgemäßen Steuereinheit in der Schließphase,
Fig. 2b
eine Querschnittsdarstellung der erfindungsgemäßen Steuereinheit entlang der Linie B-B in Fig. 2a,
Fig. 2c
eine Querschnittsdarstellung der erfindungsgemäßen Steuereinheit entlang der Linie A-A in Fig. 2a,
Fig. 3a-3c
die Darstellungen gemäß Fig. 2a bis 2c während der Einspritzphase, sowie
Fig. 4
den Verlauf des Öffnungsradius der Drosseln in Abhängigkeit von dem Drehwinkel des Drehkolbens.
Die Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Steuereinheit eines Injektors für eine Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, wobei der Injektor und die Einspritzanlage ansonsten in herkömmlicher Weise aufgebaut sind, so daß auf eine Darstellung der Einzelheiten des Injektors und der Einspritzanlage verzichtet wird.
Zur Steuerung der Einspritzung weist der Injektor eine Düsennadel 1 auf, die in einer Düsennadelführung 2 axial verschiebbar gelagert ist, so daß die Düsennadel 1 in der Düsennadelführung 2 einen Kolben bildet, der im oberen Bereich der Düsennadelführung 2 ein als Steuerraum 3 bezeichnetes Kraftstoffgefülltes Volumen einschließt, so daß der Kraftstoffdruck in dem Steuerraum 3 auf die obere Stirnfläche der Düsennadel 1 wirkt. Zur Steuerung des Kraftstoffdrucks in dem Steuerraum 3 ist dieser über einen Zulauf 4 mit der eigentlichen Einspritzleitung verbunden, wobei in dem Zulauf 4 eine Zulaufdrossel ZD angeordnet ist. Darüber hinaus ist der Steuerraum 3 über eine Ablaufdrossel AD und ein Steuerventil SV mit einer Rücklaufleitung 5 verbunden, wobei das Steuerventil SV von einem Piezoaktor 6 betätigt wird, der wiederum über eine Steuerleitung 7 mit der Motorsteuerung verbunden ist. Zur Einleitung der Einspritzphase wird das Steuerventil SV von dem Piezoaktor 6 geöffnet, so daß der Kraftstoff in dem Steuerraum 6 über die Rücklaufleitung 5 abfließen kann, was selbst bei einer weiteren Zufuhr von Kraftstoff über den Zulauf 4 zu einem Abfall des Kraftstoffdrucks in dem Steuerraum 3 führt, wodurch sich der auf die obere Stirnfläche der Düsennadel 1 wirkende Gegendruck verringert, so daß sich die Düsennadel 1 nach oben bewegt und damit die Einspritzdüse öffnet. Zum Beenden der Einspritzphase wird das Steuerventil SV dann von dem Piezoaktor 6 geschlossen, so daß kein Kraftstoff mehr aus dem Steuerraum 3 über die Rücklaufleitung 5 abfließen kann, so daß sich in dem Steuerraum 3 wieder der Raildruck einstellt, woraufhin sich die Düsennadel 1 aufgrund des höheren Drucks an ihrer Oberseite und der Federkraft nach unten in die Schließstellung bewegt.
Die Zulaufdrossel ZD weist hierbei einen variablen Strömungswiderstand auf, um bei möglichst geringen Leckageverlusten während der Einspritzphase ein möglichst schnelles Schließen der Einspritzdüse zu ermöglichen. So ist der Strömungswiderstand der Zulaufdrossel ZD bei geöffnetem Steuerventil SV relativ groß, um die Leckageverluste zu minimieren. Wenn das Steuerventil SV dagegen schließt, um die Einspritzphase zu beenden, nimmt der Strömungswiderstand der Zulaufdrossel ZD ab, damit sich in dem Steuerraum 3 möglichst schnell der zum Schließen der Einspritzdüse erforderliche Kraftstoffdruck aufbauen kann.
Darüber hinaus weist auch die Ablaufdrossel AD einen variablen Strömungswiderstand auf, um bei möglichst geringen Leckageverlusten ein möglichst schnelles Schließen der Einspritzdüse zu ermöglichen. So ist der Strömungswiderstand der Ablaufdrossel AD bei geöffnetem Steuerventil relativ gering, damit der Kraftstoff bei Beginn der Einspritzphase möglichst schnell aus dem Steuerraum 3 abfließen kann. Beim Schließen des Steuerventils SV gegen Ende der Einspritzphase nimmt dagegen auch der Strömungswiderstand der Ablaufdrossel AD zu, um einen möglichst raschen Aufbau des zum Schließen der Düsennadel 1 erforderlichen Kraftstoffdrucks in dem Steuerraum 3 zu ermöglichen.
Im folgenden wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 2a bis 2c und 3a bis 3c der konstruktive Aufbau der Zulaufdrossel ZD und der Ablaufdrossel AD beschrieben. So sind die Zulaufdrossel ZD und die Ablaufdrossel AD in einer Drehdrossel integriert, die im wesentlichen aus einer hohlzylindrischen Hülse 8 und einem in der Hülse 8 drehbar gelagerten Drehkolben 9 besteht.
Die Zulaufdrossel ZD ist hierbei im unteren Bereich der Drehdrossel angeordnet und weist einen Ringkanal 10 auf, der die Hülse 8 umgibt und in den der Zulauf 4 mündet. Im Bereich des Ringkanals 10 sind in der Hülse 8 diametral radial durchgehende Bohrungen 11 angebracht. Weiterhin sind in dem Drehkolben 9 radial verlaufende Stichbohrungen 12 angeordnet, die im Inneren des Drehkolbens 9 in axial verlaufende Zulaufdrosselbohrungen 13 münden, die an der unteren Stirnseite des Drehkolbens 9 enden, so daß der Kraftstoff in der in Fig. 2a bis 2c dargestellten Einspritzstellung über den Zulauf 4, den Ringkanal 10, die Bohrungen 11 in der Hülse 8, die Bohrungen 12 in dem Drehkolben 9 und schließlich die Zulaufdrosselbohrungen 13 in den Steuerraum 3 eintreten kann. Bei der in den Fig. 3a bis 3c dargestellten Schließstellung ist der Drehkolben 9 dagegen relativ zu der Hülse 8 verdreht, so daß die Bohrungen 12 in dem Drehkolben 9 nicht mehr oder nur noch teilweise in Deckung mit den entsprechenden Bohrungen 11 in der Hülse 8 liegen, wodurch der Strömungswiderstand der Zulaufdrossel erhöht wird. Der funktionale Zusammenhang zwischen dem Drehwinkel des Drehkolbens 9 relativ zu der Hülse 8 und dem daraus resultierenden effektiven Drosselradius ist exemplarisch in Fig. 4 dargestellt.
Darüber hinaus beinhaltet die dargestellte Drehdrossel jedoch auch Axialbohrungen 14 aufweist, wobei die Axialbohrungen 14 in der unteren Stirnfläche des Drehkolbens 9 münden, so daß Kraftstoff aus dem Steuerraum 3 ungehindert in die Axialbohrungen 14 eintreten kann. Die Axialbohrungen 14 gehen jedoch nicht über die gesamte Länge des Drehkolbens 9 durch, sondern münden im oberen Bereich des Drehkolbens 9 in zwei horizontal verlaufende Stichbohrungen 15.1, 15.2, die seitlich in der Mantelfläche des Drehkolbens 9 enden, wobei die Innenwandung der Hülse 8 in diesem Bereich als Plandichtfläche 16.1 bzw. 16.2 ausgebildet ist, so daß die Stichbohrungen 15.1, 15.2 in der in den Fig. 2a bis 2c dargestellten Schließstellung von den Plandichtflächen 16.1 bzw. 16.2 verschlossen werden. Die Drehdrossel schließt also in diesem Zustand vollständig oder weist zumindest einen sehr großen Strömungswiderstand auf. Bei einer Öffnung des Steuerventils SV nimmt jedoch der Kraftstoffdruck in einer oberhalb des Drehkolbens angeordneten Ablaufbohrung 17, in dem oberhalb des Drehkolbens befindlichen Raum 18 sowie in den Zwischenräumen 19 zwischen dem Drehkolben 8 und den Plandichtflächen 16.1 und 16.2 jeweils auf der den Stichbohrungen 15.1, 15.2 gegenüberliegenden Seiten ab, was zu einem Drehmoment auf den Drehkolben 9 in Fig. 2b entgegen dem Uhrzeigersinn führt. Dieses Drehmoment rührt daher, daß die beiden Stichbohrungen 15.1 und 15.2 in dem Drehkolben dezentral angeordnet und bezüglich der Drehachse des Drehkolbens 9 unterschiedlich ausgerichtet sind. Bei einer Öffnung des Steuerventils SV dreht sich der Drehkolben deshalb entgegen dem Uhrzeigersinn, bis der Drehkolben 9 wieder an den Plandichtflächen 16.1, 16.2 anschlägt.
Wenn das Steuerventil SV dann zur Beendigung der Einspritzphase geschlossen wird, fällt auch das Drehmoment an dem Drehkolben 9 wieder ab, so daß der Drehkolben 9 durch eine zur Vereinfachung nicht dargestellte Feder wieder im Uhrzeigersinn in seine Ausgangslage gedreht wird. Anstelle einer Feder zur Rückstellung des Drehkolbens 9 in seine Ausgangsstellung kann jedoch auch der Zulauf in Verbindung mit den Bohrungen 11, 12 so gestaltet sein, daß aus der Strömung in den Bohrungen eine hydraulische Kraft resultiert, welche den Drehkolben 9 in seine Ausgangslage zurückdreht. Dieses Zurückdrehen des Drehkolbens 9 führt dazu, daß die Bohrungen 12 wieder in Deckung mit den Bohrungen 11 in der Hülse 8 liegen, so daß der maximale Drosselquerschnitt der Zulaufdrossel ZD freigegeben wird, was einen raschen Druckanstieg in dem Steuerraum 3 und ein entsprechend schnelles Schließen der Einspritzdüse ermöglicht.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen und ebenfalls in den Schutzbereich fallen.

Claims (15)

  1. Injektor für eine Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine mit einer Steuereinheit zur Steuerung der Düsennadelbewegung und
    einem kraftstoffgefüllten und hydraulisch auf die Düsennadel (1) wirkenden Steuerraum (3) mit einem Zulauf (4) und einem Ablauf (5),
    wobei in dem Ablauf (5) ein Steuerventil (SV) und in dem Zulauf (4) eine Zulaufdrossel (ZD) angeordnet ist, wobei
    die Zulaufdrossel (ZD) einen variablen Strömungswiderstand aufweist.
    dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand der Zulaufdrossel (ZD) bei geöffnetem Steuerventil (SV) größer ist als bei geschlossenem Steuerventil (SV).
  2. Injektor nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufdrossel (ZD) ihren Strömungswiderstand bei einer Öffnung des Steuerventils (SV) durch einen daraus resultierenden hydraulischen Vorgang vergrößert und/oder ihren Strömungswiderstand bei einem Schließen des Steuerventils (SV) durch einen daraus resultierenden hydraulischen Vorgang verringert.
  3. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufdrossel (ZD) als Drosselventil ausgebildet ist und einen verstellbaren Ventilkörper (9) zur Steuerung des Strömungswiderstands aufweist.
  4. Injektor nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper der Zulaufdrossel (ZD) ein Drehkolben (9) ist, der den Zulauf (4) in Abhängigkeit von seiner Drehstellung in unterschiedlichem Maß freigibt oder verschließt.
  5. Injektor nach einem der Ansprüche 3 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (9) der Zulaufdrossel (ZD) mit einer Feder belastet ist, die den Zulauf (4) bei einem Schließen des Steuerventils (SV) öffnet.
  6. Injektor nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf (4, 11, 12) strömungstechnisch so gestaltet ist, daß der Ventilkörper (9) beim Schließen des Steuerventils (SV) von einer hydraulischen Kraft belastet ist, die die Zulaufdrossel (ZD) bei einem Schließen des Steuerventils (SV) öffnet.
  7. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ablauf (5) des Steuerraums (3) eine Ablaufdrossel (AD) mit einem variablen Strömungswiderstand angeordnet ist.
  8. Injektor nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand der Ablaufdrossel (AD) bei geöffnetem Steuerventil (SV) kleiner ist als bei geschlossenem Steuerventil (SV).
  9. Injektor nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufdrossel (AD) ihren Strömungswiderstand bei einer Öffnung des Steuerventils (SV) durch einen daraus resultierenden hydraulischen Vorgang verringert und/oder ihren Strömungswiderstand bei einem Schließen des Steuerventils (SV) durch einen daraus resultierenden hydraulischen Vorgang vergrößert.
  10. Injektor nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufdrossel (AD) als Drosselventil ausgebildet ist und einen verstellbaren Ventilkörper (9) zur Steuerung des Strömungswiderstands aufweist.
  11. Injektor nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper der Ablaufdrossel (AD) ein Drehkolben (9) ist, der den Ablauf (5) in Abhängigkeit von seiner Drehstellung in unterschiedlichem Maß freigibt oder verschließt.
  12. Injektor nach einem der Ansprüche 10 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (9) der Ablaufdrossel (AD) mit einer Feder belastet ist, die die Ablaufdrossel (AD) bei einem Schließen des Steuerventils (SV) öffnet.
  13. Injektor nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf (4, 11, 12) strömungstechnisch so gestaltet ist, daß der Ventilkörper (9) der Ablaufdrossel (AD) beim Schließen des Steuerventils (SV) von einer hydraulischen Kraft belastet ist, die die Ablaufdrossel (AD) bei einem Öffnen des Steuerventils (SV) öffnet.
  14. Injektor nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß in dem Drehkolben (9) ein Strömungskanal (14) angeordnet ist, der auf der dem Steuerraum (3) zugewandten Seite in der Stirnfläche des Drehkolbens (9) und auf der dem Steuerraum (3) abgewandten Seite in der abgeflachten Mantelfläche des Drehkolbens (9) endet, wobei die Austrittsöffnung in der Mantelfläche des Drehkolbens (9) dezentral ausgerichtet ist, um ein Stellmoment auf den Drehkolben (9) auszuüben.
  15. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufdrossel (ZD) und die Ablaufdrossel (AD) einen gemeinsamen Ventilkörper (9) zur Steuerung des jeweiligen Strömungswiderstands aufweisen.
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