EP1299637A1 - Hochdruckfester injektor zur kraftstoffeinspritzung in kompaktbaueweise - Google Patents

Hochdruckfester injektor zur kraftstoffeinspritzung in kompaktbaueweise

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Publication number
EP1299637A1
EP1299637A1 EP01943159A EP01943159A EP1299637A1 EP 1299637 A1 EP1299637 A1 EP 1299637A1 EP 01943159 A EP01943159 A EP 01943159A EP 01943159 A EP01943159 A EP 01943159A EP 1299637 A1 EP1299637 A1 EP 1299637A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
injector
control
nozzle needle
guide
control part
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01943159A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Friedrich Boecking
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1299637A1 publication Critical patent/EP1299637A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • 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
    • 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

Definitions

  • the high-pressure resistance of the injectors that can be used is in the Norderground.
  • the high-pressure resistance of injector designs, the housing of which comprises a separate nozzle inlet and a nozzle space surrounding the nozzle needle, is becoming increasingly important with regard to the constantly increasing pressure level in the high-pressure collecting chamber (common rail) with regard to the usability of existing injector designs, which reach their limits with regard to their high-pressure strength.
  • the control valve member used in the fuel injection pump consists of a valve stem, which forms a guide sleeve and slides in a channel, and a valve head connected to it and facing the actuating device.
  • the sealing surface of the valve head interacts with the surface of the control bore that forms the valve seat.
  • the circumference of the valve stem has a recess, the axial extent of which extends from the confluence of the fuel supply line to the beginning of the sealing surface cooperating with the valve seat on the valve head, a surface exposed to the pressure of the fuel supply line being formed in the recess.
  • This area is equal to a surface of the valve head exposed to the pressure of the oxygen supply line when the control valve is closed.
  • a spring element which loads the control valve towards its open position is arranged in the guide sleeve of the control valve member. Presentation of the invention
  • a one-piece design of control parts and nozzle needle, which merge into one another, allows the arrangement of a spring element generating large closing forces in the housing of the injector.
  • the closing time of the nozzle needle on the seat can be influenced positively, so that the adjusting leakage losses in the compact injector proposed according to the invention can be kept within narrow limits.
  • Fig. 1 shows the longitudinal section through an injector according to the invention with a one-piece control part and nozzle needle and
  • Fig. 2 is an enlarged view of the guide area of the nozzle needle in the injector housing with inlet areas for the fuel to the injector tip.
  • the injector 1 shows a longitudinal section through an injector configured according to the invention with a control part formed in one piece and a nozzle needle directly adjoining it.
  • the injector 1 designed according to the invention contains an injector housing 2, in which a control part 3 is received with a cup-shaped recess.
  • the control part 3 is designed with its upper region, which is also designated with reference number 6 in an outer diameter d 2 , and is movably received on the outer surface of a guide 7.
  • the guide 7 is formed on the injector housing 2 of the injector 1 as a tubular component that extends parallel to the axis of symmetry 4 of the injector and is enclosed on its outer surface by a spring element 8, which can be designed, for example, as a spiral spring.
  • the spring element 8 is supported with its windings on the one hand on the annular outer diameter region 6 of the control part 3 and on the other hand is supported in an annular recess in the injector housing 2.
  • a through hole 9 is provided inside the guide 7, which substantially extends coaxially to the axis of symmetry '4 of the injector 1.
  • an outlet throttle element 19 is let into the guide 7; the through hole extending coaxially to the axis of symmetry 4 opens below a spherical sealing element 11 into a cavity 14 of an actuator-actuated control element 10.
  • the actuator-actuated control element 10 is integrated in the injector housing 2.
  • the already mentioned through bore 9 in the guide 7 opens, on the other hand, a leakage oil drain 15 branches off from the cavity 14 of the actuator-actuated control element 10.
  • the upper end of the through bore 9 of the guide 7 is closed by a spherical sealing element 11, which is pressed into its sealing seat 13 by a pressure pad 12.
  • the closing force on the sealing element 11 is generated by the actuation of the pressure bolt 12 by a piezo actuator, an electromagnet or else a hydraulic-mechanical converter, the latter Configuration is not described in detail in the illustration of FIG. 1.
  • the outer diameter d of the control part 3 tapers into a filling diameter 29, in which (see illustration according to FIG. 2) guides 23 and 25 are provided, which are provided for the nozzle needle 22.
  • the guide areas 23 and 25 can be designed as rings which extend in a ring on the jacket of the nozzle needle 22 and are guided in a correspondingly configured bore in the injector housing 2.
  • the upper guide area 23 and the lower guide area 25 no longer perform a sealing function, rather an annular cavity 24 forming an annular gap is formed between the two guide areas 23 and 25, in which the fuel under high pressure when the control chamber 20 is depressurized and the vertical movement of the Control part 3 flows together with nozzle needle 22.
  • the fuel flows into an annular gap 31 surrounding the lower part of the nozzle needle 22 (see illustration according to FIG. 2) as far as the nozzle tip 32.
  • a seat 27 is formed on the nozzle tip 32, via which the seat in the combustion chamber of a combustion oil - Engine protruding bore 30 can be closed or released.
  • the seat diameter 28 is designed in a reduced diameter d 3 .
  • the injector housing 2 of the injector 1 as shown in FIG. 1 is screwed into a socket 33 and can be unscrewed from the socket by simply turning it after removing the supply connections.
  • inlet areas 26 for the fuel inlet to the nozzle tip 32 identified on the nozzle needle 22 are formed on the nozzle needle 22.
  • the inlet surfaces 26 extend into the upper guide region 23 or the lower guide region 25 of the nozzle needle 22, as a result of which the upper inlet surface 26, as shown in FIG. 2, via the annular gap 24 formed between the nozzle needle outer surface 22 and the housing bore in connection with the lower inlet surface 26 stands above the inlet ring 31. This ensures that fuel is conveyed via the inlet surfaces 26 when the nozzle needle 22 is opened by relieving the pressure in the control chamber 20 up to the nozzle tip 32 of the injector housing 2 and can be injected there into the combustion chamber of a ner internal combustion engine.
  • the function of the injector shown in the representations according to FIG. 1 or FIG. 2 is as follows: By actuating the control element 10, the pressure pin 12 acting on the sealing element 11 is relieved, whereby the through hole 9, which is arranged essentially parallel to the axis of symmetry 4, is also released fuel exiting the control chamber 20 is acted upon. The control volume flows into the through bore and from there through the through the released sealing seat 13 into the cavity 14 and from there via the drain line 15.
  • the pressure and the fuel volume in the control chamber 20 decrease, as a result of which the pot-shaped control part 3 on its guide surface on the guide 7 is moved upwards in the vertical direction.
  • the annular edge of the control part 3, acted upon by the spring element 8, bears against it and compresses the spring element 8.
  • the nozzle needle 22 moves out of its seat in the injector housing 2, so that the high-pressure side the fuel supply can flow laterally into the annular cavity 24 via the inlet surfaces 26 and from there it enters the gap between the jacket of the nozzle needle 22 and the inner wall of the injector housing 2 via the lower inlet surface 26.
  • the required injection pressure is available at the nozzle needle tip 32 and the fuel volume required for injection into the combustion chamber of an internal combustion engine, which can be injected into the combustion chamber via the obliquely arranged bore 30.
  • Part of the diameter (di - d 3 ) is already force-balanced by the diameter d 2 of the outer area on the control part 3.
  • the control element 10 If, on the other hand, the control element 10 is turned on by activating an actuator, the pressure pin 12 acts on the sealing element 11 and closes the through-hole 9 on the sealing seat 13. As a result, a high level builds up in the control chamber 20 through the continuous flow of fuel under high pressure via the inlet throttle 21 Pressure on. Due to the build-up of pressure in the control element 20, the control part 3 extends downwards in the vertical direction on the guide 7, so that the nozzle needle 22 and its needle tip 32 move into its seat 27. The closing movement of the nozzle needle 22 in its seat 27 in the area the nozzle tip 32 is supported by suitable dimensioning of the coil spring 8, which is designed as a compression spring, so that the nozzle needle 22 closes quickly and the leakage losses can thus be kept within narrow limits.
  • the coil spring 8 which is designed as a compression spring

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume einer Verbrennungskraftmaschine. Der Injektor (1) umfasst ein Injektorgehäuse (2), in welchem ein Steuerraum (20) ausgebildet ist, der über eine Zulaufdrossel (21) mit einem Steuervolumen beaufslagbar ist. Der Steuerraum (20) ist auf ein aktorbetätigbares Steuerelement (10) durckentlastbar, wodurch ein Steuerteil (3) in vertikale Richtung im Injektorgehäuse (2) bewegbar ist. Das Steuerteil (3) und die Düsennadel (22) sind einstückig ausgebildet.

Description

Hochdruckfester Injektor zur Kraftstoffeinspritzung in Kompaktbauweise
Technisches Gebiet
Bei Injektoren zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume von Verbrennungs- kraftmaschinen steht die Hochdruckfestigkeit der einsetzbaren Injektoren im Nordergrund. Die Hochdruckfestigkeit von Injektorbauformen, deren Gehäuse einen separaten Düsenzulauf und eine die Düsennadel umgebenden Düsenraum umfas- sen, gewinnt bei ständig steigendem Druckniveau im Hochdrucksammeiraum (Common Rail) zunehmend an Bedeutung hinsichtlich der Einsetzbarkeit bereits bestehender Injektorbauformen, die hinsichtlich ihrer Hochdruckfestigkeit an Grenzen stoßen.
Stand der Technik
DE 37 28 817 C2 bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzpumpe für Verbren- nungskraftmaschinen. Das in der Kraftstoffeinspritzpumpe eingesetzte Steuerventilglied besteht aus einem eine Führungshülse bildenden und in einem Kanal glei- tenden Nentilschaft sowie eine mit diesem verbundenen, der Betätigungseinrichtung zugewandten Ventilkopf. Die Dichtfläche des Nentilkopfes wirkt mit der den Ventilsitz bildenden Fläche der Steuerbohrung zusammen. Der Nentilschaft weist an seinem Umfang eine Ausnehmung auf, deren axiale Erstreckung von der Einmündung der Kraftstoffzufuhrleitung bis zum Beginn der mit dem Nentilsitz zu- sammenwirkenden Dichtfläche am Nentilkopf reicht, wobei in der Ausnehmung eine dem Druck der foaftstoffzuf-ihrleitung ausgesetzte Fläche ausgebildet ist. Diese Fläche ist gleich einer im geschlossenen Zustand des Steuerventiles dem Druck der lüaftstoffzufuhrleitung ausgesetzten Fläche des Nentilkopfes. Dadurch ist das Ventil im geschlossenen Zustand druckausgeglichen; ferner ist in der Füh- rungshülse des Steuerventilgliedes eine das Steuerventil zu seiner Offenstellung hin belastendes Federelement angeordnet. Darstellung der Erfindung
Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kompaktbauweise eines Injektors zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume von Verbrennungskraftmaschinen, läßt sich dessen Hochdruckfestigkeit erheblich steigern, da die Düsenzuleitung sowie der Düsenraum, welcher die Düsennadel im Mündungsbereich in den Brennraum umgibt, nunmehr entfallen können. Dadurch läßt sich eine wesentlich kompaktere Bauform eines Injektors erzielen, die zudem in fertigungstechnischer Hinsicht erheblich leichter herstellbar ist. Die Düsennadel in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Injektorkonfiguration übernimmt nunmehr keine Dichtungsfunktion mehr. Daher kann ein verkantungsfreies Führen der Düsennadel im Gehäuse des Injektors in Führungsbereichen vorgesehen werden, die kleiner ausfallen können als bei Düsennadelführungen, die außerdem noch eine Dichtungsfunktion über- nehmen. Dadurch kann eine geringere Fläche mit höherer Oberflächengüte bearbeitet werden, was die Herstellkosten des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Injektors günstig beeinflußt.
Eine einstückige Ausbildung von Steuerteile und Düsennadel, die ineinander übergehend ausgeführt sind, gestattet die Anordnung eines große Schließkräfte erzeugenden Federelementes im Gehäuse des Injektors. Dadurch läßt sich die Schließzeit der Düsennadel am Sitz positiv beeinflussen, so daß sich die einstellenden Lekargeverluste beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Injektor in Kompaktbauweise in engen Grenzen halten lassen.
Durch die im wesentlichen in vertikaler Richtung verlaufende Zufuhr von unter extrem hohen Druck stehenden Kraftstoff und dessen Einströmen in einem das Steuerteil umgebenden Ringspalt lassen sich auftretende Pulsationen bzw. Druckschwingungen im -αigefuhrten Kraftstoff besser dämpfen und pflanzen sich insbe- sondere nicht während der Einspritzphase fort, so daß die Formung des genau definierten Einspritzverlauf nicht durch Pulsationen im Kraftstoff beeinträchtigt wird.
Ein weiterer der erfindungsgemäßen Lösung innewohnender Vorteil ist darin zu erblicken, daß man die Düsennadel mit Zulaufflächen versehen kann, über welche der über dem Ringspalt zwischen Düsennadel und Injektorgehäuse eintretende Kraftstoff zum Sitz der Einspritzdüse strömt. Die Kraftstoffzufuhr durch Ringspalte ist ursächlich für eine wesentlich höhere Hochdruckfestigkeit des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Injektors, da Düsenzulauf und Düsenraum entfallen können. Neben den Vorteilen einer leichteren Herstellbarkeit, höherer erzielbarer Dauerfestigkeit, kann durch Fortfall des Leitungssystems zur Düsennadel ein wesentlich schnellerer Druckaufbau an der Einspritzdüsenspitze erfolgen.
Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehend beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 den Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Injektor mit einstückig ausgebildetem Steuerteil und Düsennadel und
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Führungsbereiches der Düsennadel im Injektorgehäuse mit Zulaufflächen für den Kraftstoff zur Einspritzdüsenspitze.
Ausfuhrungsvarianten
Aus der Darstellung gemäß Fig. 1 geht ein Längsschnitt durch einen erfindungs- gemäß konfigurierten Injektor mit einstückig ausgebildetem Steuerteil und sich unmittelbar daran anschließender Düsennadel hervor. Der erfindungs gemäß ausgebildete Injektor 1 enthält ein Injektorgehäuse 2, in welchem ein Steuerteil 3 mit einer topfförmigen Ausnehmung aufgenommen ist. Das Steuerteil 3 ist mit seinem oberen Bereich, der in einem Außendurchmesser d2 auch mit Bezugszeichen 6 bezeichnet ist, ausgeführt und beweglich auf der Außenfläche einer Führung 7 aufgenommen.
Die Führung 7 ist am Injektorgehäuse 2 des Injektors 1 als rohrförmig sich erstreckende, parallel zur Symmetrieachse 4 des Injektor verlaufende Baukompo- nente ausgebildet, die an ihrer Außenfläche von einem Federelement 8 umschlossen ist, welches beispielsweise als eine Spiralfeder ausgebildet sein kann. Das Federelement 8 stützt sich mit seinen Windungen einerseits am ringförmig verlaufenden Außendurchmesserbereich 6 des Steuerteiles 3 ab und ist andererseits in einer ringförmigen Ausnehmung im Injektorgehäuse 2 gestützt. Im Inneren der Führung 7, die sich im wesentlichen koaxial zur Symmetrieachse '4 des Injektors 1 erstreckt, ist eine Durchgangsbohrung 9 vorgesehen. Am stirnseitigen Ende der Führung 7 ist ein Ablaufdrosselelement 19 in die Führung 7 eingelassen; die sich koaxial zur Symmetrieachse 4 erstreckende Durchgangsbohrung mündet unterhalb eines kugelförmig ausgebildeten Dichtelementes 11 in einen Hohlraum 14 eines aktorbetätigten Steuerelementes 10.
In der Konfiguration gemäß Fig. 1 ist das aktorbetätigte Steuerelement 10 in das Injektorgehäuse 2 integriert. In den Hohlraum 14 des Aktor betätigten Steuerelementes 10 mündet einerseits die bereits angesprochene Durchgangsbohrung 9 in der Führung 7 andererseits zweigt vom Hohlraum 14 des aktorbetätigten Steuerelementes 10 ein Leckölablauf 15 ab. In der Darstellung gemäß Fig. 1 ist das obere Ende der Durchgangsbohrung 9 der Führung 7 durch ein kugelförmig ausgebildetes Dichtelement 11 verschlossen, welches durch einen Druckbblzen 12 in seinen Dichtsitz 13 gedrückt wird. Die Schließkraft am Dichtelement 11 wird durch die Beaufschlagung des Druckbolzens 12 mit einem Piezoaktor, einem Elektromagneten oder auch einem hydraulisch mechanischen Wandler erzeugt, dessen Konfiguration im einzelnen in der Darstellung gemäß Fig. 1 nicht näher beschrieben ist.
Im oberen Teil des Injektorgehäuses 2 des Injektors 1 gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist ein sich im wesentlichen in vertikaler Richtung erstreckender Zulauf 16 vom Hochdrucksammeiraum (Common Rail) dargestellt. Der Zulauf 16 mündet in den das Federelement 8 aufnehmenden Hohlraum, von wo aus der unter extrem hohem Druck stehende Kraftstoff das Steuerteil 3 umströmt und dieses entlang eines Ringspaltes 18 in Richtung auf die Düsennadel 22 umströmt. Der Ringspalt 18, der zwischen der Mantelfläche des Steuerteiles, ausgeführt im Außendurchmesser 6 (d2) und Innenfläche des Injektorgehäuses 2 gebildet ist, dient der Schwingungsdämpfung bzw. Pulsationsdämpfung im unter hohem Druck stehenden Kraftstoff bei dessen Zufuhr in das Innere des Injektorgehäuses 2. Über eine in der Seitenwand des Steuerteiles 3 im Außendurchmesserbereich 6 ausgebildete Zulaufdrossel 21 tritt der unter hohem Druck stehende Kraftstoff in den Steuerraum 20 ein, der einerseits von der Stirnseite der Führung 7 in der eine Ablaufdrossel 18 vorgesehen ist begrenzt ist und andererseits vom Boden des topfförmig ausgebildeten Innenraumes des Steuerteiles 3 begrenzt ist.
Unterhalb des Steuerteiles 3 verjüngt sich der Außendurchmesser d des Steuerteiles 3 in einen Fülirungsdurchmesser 29, in welchem (siehe Darstellung gemäß Fig. 2) Für-rungen 23 bzw. 25 ausgebildet sind, die für die Düsennadel 22 vorgesehen sind. Die Führungsbereiche 23 bzw. 25 können als ringförmig sich am Mantel der Düsennadel 22 erstreckende Ringe ausgebildet sein, die in einer ent- sprechend konfigurierten Bohrung des Injektorgehäuses 2 geführt sind. Der obere Führungsbereich 23 bzw. der untere Führungsbereich 25 übernehmen keine Dichtfunktion mehr, vielmehr ist zwischen den beiden Führungsbereichen 23 bzw. 25 ein einen Ringspalt bildender Ringhohlraum 24 ausgebildet, in welchem der unter hohem Druck stehende Kraftstoff bei Druckentlastung des Steuerraumes 20 und vertikaler Bewegung des Steuerteiles 3 samt Düsennadel 22 einströmt. Von der unteren Führung 25 strömt der Kraftstoff in einen den unteren Teil der Düsennadel 22 umgebenden Ringspalt 31 (vergleiche Darstellung gemäß Fig. 2) bis zur Düsenspitze 32. An der Düsenspitze 32 ist ein Sitz 27 ausgebildet, über welchen die in den Brennraum einer Verbrennungsl--raftmaschine hineinragende Bohrung 30 verschließbar bzw. freigebbar ist. Der Sitzdurchmesser 28 ist in einem verringerten Durchmesser d3 ausgeführt.
Das Injektorgehäuse 2 des Injektors 1 gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist in eine Fassung 33 eingeschraubt und läßt sich durch einfaches Drehen nach Abnahme der Zuleitungsanschlüsse aus der Fassung herausschrauben.
Unterhalb des Übergangsbereiches, zwischen dem Steuerteil 3 und der Düsennadel 22 sind an der Düsennadel 22 mit Bezugszeichen 26 identifizierte Zulaufflächen 26 für den Kraftstoffzulauf zur Düsenspitze 32 ausgebildet. Die Zulaufflä- chen 26 erstrecken sich in den oberen Führungsbereich 23 bzw. den unteren Führungsbereich 25 der Düsennadel 22, wodurch die obere Zulauffläche 26 gemäß der Darstellung in Fig. 2 über den zwischen Düsennadelmantelfläche 22 und Gehäusebohrung entstehenden Ringspalt 24 in Verbindung mit der unteren Zulauffläche 26 oberhalb des Zulaufringes 31 steht. Dadurch ist sichergestellt, daß über die Zulaufflächen 26 im Falle des Öffnens der Düsennadel 22 durch Druckentlastung des Steuerraumes 20 Kraftstoff bis zur Düsenspitze 32 des Injektorgehäuses 2 gefördert wird und dort in den Brennraum einer Nerbrennungskraftmaschine eingespritzt werden kann.
Die Funktion des in den Darstellungen gemäß Fig. 1 bzw. Fig. 2 wiedergegebenen Injektors stellt sich folgendermaßen dar: Durch Ansteuerung des Steuerelementes 10 wird der auf das Dichtelement 11 einwirkende Druckbolzen 12 entlastet, wodurch die im wesentlichen parallel zur Symmetrieachse 4 angeordnete Durchgangsbohrung 9 mit aus dem Steuerraum 20 austretenden Kraftstoff beaufschlagt wird. Über die an der Stirnseite der Führung 7 eingelassene Ablaufdrossel 18 strömt das Steuervolumen in die Durchgangsbohrung und von dort durch den freigegebenen Dichtsitz 13 in den Hohlraum 14 und von dort über die Leckölleitung 15 ab.
Durch Aufsteuerung des Steuerelementes 10 nimmt der Druck und das Kraftstoff- volumen im Steuerraum 20 ab, wodurch das topfförmig konfigurierte Steuerteil 3 auf seiner Führungsfläche an der Führung 7 in vertikaler Richtung aufwärts bewegt wird. Während der Aufwärtsbewegung liegt der ringförmige Rand des Steuerteiles 3, beaufschlagt durch das Federelement 8, an diesem an und komprimiert das Federelement 8. Während der Aufwärtsbewegung des Steuerteiles 3 fährt die Düsennadel 22 aus ihrem Sitz im Injektorgehäuse 2 aus, so daß der hochdrucksei- tig anstehende Kraftstoffvorrat über die Zulaufflächen 26 seitlich in den ringförmigen Hohlraum 24 einströmen kann und von dort über die untere Zulauffläche 26 in dem Spalt zwischen dem Mantel der Düsennadel 22 und der Innenwandung des Injektorgehäuses 2 eintritt. Dadurch steht an der Düsennadelspitze 32 der er- forderliche Einspritzdruck zur Verfügung sowie das zur Einspritzung in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine erforderliche Kraftstoffvolumen, welches über die schräg angeordnete Bohrung 30 in den Brennraum eingespritzt werden kann. Ein Teil des Durchmessers (di - d3) ist durch den Durchmesser d2 des Außenbereiches am Steuerteil 3 bereits kraftausgeglichen. Mit der einem voll- ständigen Kraftausgleich der Düsennadel 22 Rechnung tragenden Dimensionierung des Federelementes 8 kann ein optimales Öffnen und Schließen der Düsennadel 22 an der Düsennadelspitze 32 eingestellt werden.
Wird das Steuerelement 10 hingegen durch Aktivierung eines Aktors angestellt, wirkt der Druckbolzen 12 auf das Dichtelement 11 ein und verschließt am Dichtsitz 13 die Durchgangsbohrung 9. Dadurch baut sich durch kontinuierliches Nachströmen von unter hohem Druck stehenden Kraftstoff über die Zulaufdrossel 21 im Steuerrraum 20 ein hoher Druck auf. Durch den Aufbau des Druckes im Steuerelement 20 fährt das Steuerteil 3 in vertikale Richtung nach unten an der Füh- rung 7 aus, so daß die Düsennadel 22 und deren Nadelspitze 32 in ihren Sitz 27 einfahren. Die Schließbewegung der Düsennadel 22 in ihrem Sitz 27 im Bereich der Düsenspitze 32 wird durch geeignete Dimensionierung der als Druckfeder ausgebildeten Spiralfeder 8 unterstützt, so daß sich ein schnelles Schließen der Düsennadel 22 einstellt und sich damit die Lekargeverluste in engen Grenzen halten lassen.

Claims

Patentansprüche
1. Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Injektorgehäuse (2), in welchem ein Steuerraum (20) ausgebildet ist, der über eine Zulaufdrossel (21) mit einem Steuervolumen beaufschlagbar und über ein aktorbetätigbares Steuerelement druckentlastbar ist, wodurch ein Steuerteil (3) in vertikale Richtung im Injektorgehäuse (2) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das
Steuerteil (3) und die Düsennadel (22) einstückig ausgebildet sind.
2. Injektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerteil (3) an einer Führung (7) des Injektorgehäuses (2) geführt ist.
3. Injektor gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichent, daß die Führung (7) außen von einem Federelement (8) umgeben und innen von einer Durchgangsbohrung (9) zu einem Steuerelement (10) durchzogen ist.
4. Injektor gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite der Führung (7) mit einem Drosselelement (19) versehen ist, und einen Steuerraum (20) begrenzt.
5. Injektor gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerraum (20) von der Bodenfläche des an der Führung (7) aufgenommenen Steuerteiles (3) begrenzt wird.
6. Injektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerteil in (3) seinem Außendurchmesserbereich (6) von einer zwischen Injektorge- häuse (2) und Steuerteil (3) begrenzten Ringspalt (18) umgeben ist, der über den Zulauf (16) vom Hochdrucksammeiraum aus mit Kraftstoff be- aufschlagbar ist.
7. Injektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Düsennadel (22) Zulauffflächen (26) für die Zufuhr von Kraftstoff an die Spitze (27) der Düsennadel (22) vorgesehen sind.
8. Injektor gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Düsennadel (22) ringförmig sich erstreckende Führungsflächen (23, 25) ausgebildet sind.
9. Injektor gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Führungsflächen (23, 25) ein Ringhohlraum (24) angeordnet ist.
10. Injektor gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff durch einen unterhalb der Führungen (23, 25) vorgesehenen Zulaufring
(31) zur Düsenspitze (32) gefordert wird.
EP01943159A 2000-06-29 2001-05-25 Hochdruckfester injektor zur kraftstoffeinspritzung in kompaktbaueweise Withdrawn EP1299637A1 (de)

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