EP1343964B1 - Kraftstoffinjektor - Google Patents

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Publication number
EP1343964B1
EP1343964B1 EP01984702A EP01984702A EP1343964B1 EP 1343964 B1 EP1343964 B1 EP 1343964B1 EP 01984702 A EP01984702 A EP 01984702A EP 01984702 A EP01984702 A EP 01984702A EP 1343964 B1 EP1343964 B1 EP 1343964B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control
fuel
fuel injector
chamber
drilled hole
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01984702A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1343964A1 (de
Inventor
Wolfgang Bloching
Willibald SCHÜRZ
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.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
VDO Automotive AG
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 VDO Automotive AG filed Critical VDO Automotive AG
Publication of EP1343964A1 publication Critical patent/EP1343964A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1343964B1 publication Critical patent/EP1343964B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime 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
    • 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
    • F02M2200/50—Arrangements of springs for valves used in fuel injectors or fuel injection pumps

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector.
  • FIG. 1 shows a cross section through the fuel injector, explained in more detail.
  • the fuel injector has an actuator housing GA 'and an actuator unit A' arranged therein, which is in operative connection with a control valve S 'via a lever H' and a valve piston V '.
  • the control valve S ' which is arranged in a valve chamber VK', separates a control chamber SK 'from a return line R'.
  • the control chamber SK ' is disposed below the valve chamber VK' and connected via an outlet throttle AD 'with the valve chamber VK'.
  • the valve chamber VK ' is arranged in a control module ST'.
  • the control piston K ' is slidably disposed within a bore of a piston module KM' and adjacent to lateral surfaces of the piston module KM ', which are formed by the bore to.
  • the bore thus serves as a guide for the control piston K '.
  • the control piston K ' is connected to a coupling rod KS', which is arranged in a spring chamber F '.
  • the spring chamber F ' is arranged in the piston module KM' and with the return line R ', so that in the spring chamber F', there is a low pressure.
  • the coupling rod KS ' has a spring plate on T'.
  • a spring FE ' is clamped between the spring plate T' and the control piston K '.
  • the coupling rod KS ' is in contact with a nozzle needle D' which is arranged in a bore of a nozzle body DK 'arranged below the piston module KM'.
  • the bore of the nozzle body DK ' has a high pressure chamber HK', into which a high pressure inlet Z 'opens, which extends from the control module ST' to the high pressure chamber HK '.
  • an inlet throttle ZD ' is arranged between the high-pressure inlet Z 'and the control chamber SK'.
  • the control valve S' is opened so that fuel flows out of the valve chamber VK 'via the return line R'.
  • fuel flows from the control chamber SK 'via the outlet throttle AD' in the valve chamber VK 'and faster than fuel from the high-pressure inlet Z' flows through the inlet throttle ZD 'in the control chamber SK'.
  • a disadvantage of the conventional fuel injector is the tapered and thin wall of the nozzle body in the region of the mouth of the high-pressure inlet into the high-pressure chamber.
  • the high pressure resistance of the fuel injector is therefore not very high.
  • Another disadvantage is that there is a permanent leakage between the high-pressure chamber and the spring chamber, in which a low pressure prevails, and between the spring chamber and the control chamber, which leads to a loss of efficiency of the fuel injector.
  • the permanent leakage is the more pronounced, the greater the pressure difference between the high-pressure chamber or the control chamber and the spring chamber.
  • the invention has for its object to provide a fuel injector, which is suitable for higher pressures compared to the prior art.
  • the object is achieved by a fuel injector having the following features:
  • the fuel injector has a control module which has a downwardly projecting piston guide, in which a control piston is arranged.
  • the fuel injector further comprises a nozzle body having an attachment surface on which the control module is mounted, and which has a bore, in the lower portion of which a control piston operatively connected to the nozzle needle and in the upper portion of the piston guide of the control module is arranged.
  • a high-pressure inlet is arranged, which opens at the attachment surface in the bore.
  • the bore is configured to replace the fuel that exits the fuel injector from its valve seat upon lifting of the nozzle needle by removing fuel from the fuel injector High-pressure inlet flows through the bore in the direction of the valve seat. The entire bore is thus subjected to high pressure.
  • the fuel injector thus has a high compressive strength and is therefore suitable for high pressures.
  • the high-pressure inlet is arranged only in the control module and not in the nozzle body, which is particularly limited in the lower part of the space, the problem generally does not occur for high pressures to thin walls around the high-pressure inlet.
  • a valve chamber is provided which is separated by a control valve from a return line.
  • the fuel injector may have a control chamber adjacent to the upper end of the control piston.
  • the control chamber is pressurized by a supply throttle with high pressure by the supply throttle is hydraulically connected to the high-pressure inlet.
  • the inlet throttle is thus at least indirectly connected to the high-pressure inlet.
  • the valve chamber and the control chamber are connected to each other via an outlet throttle.
  • bypass throttle via which the valve chamber is pressurized due to the lack of a cross-sectional area difference between the control piston and the nozzle needle in the region of the guide in the control module and thus the lack of hydraulic force component in the closing direction of the nozzle needle is by the bypass throttle is hydraulically connected to the high-pressure inlet.
  • the bypass throttle is thus at least indirectly with the.
  • High-pressure inlet fluidly connected. If the control valve lifts off its valve seat, fuel flows from the valve chamber into the return line. Through the drain throttle fuel flows from the control chamber faster than can flow through the inlet throttle into the control chamber, so that the pressure in the control chamber drops, whereby the nozzle needle lifts from its valve seat and fuel from the fuel injector occurs. At the same time, fuel flows into the valve chamber via the bypass throttle. If the control valve is closed, the pressure builds up in the control chamber by flowing fuel through the inlet throttle. The pressure buildup and thus the lowering of the nozzle needle on its valve seat - that is, the closing of the fuel injector - is accelerated by the bypass throttle, as fuel flows through the bypass throttle into the valve chamber and from there via the outlet throttle into the control chamber.
  • the piston guide has at least three radially outwardly directed bulges, which adjoin lateral surfaces of the nozzle body, which are formed by the bore. The spaces between the bulges form channels for the fuel.
  • the bulges can run along the entire axial length of the piston guide.
  • the piston guide in the region of the upper end of the bore from the lateral surfaces of the nozzle body, which are formed by the bore is spaced, so that an annular channel for the fuel is formed.
  • the bulges are arranged only in a lower portion of the piston guide.
  • the bypass throttle can adjoin a bypass bore arranged in the control module, which opens into the annular channel. Due to the annular channel, a fast transport of the fuel from the high-pressure inlet is ensured in the bypass bore.
  • An advantage of such an arrangement is that the bypass bore is spaced from the high-pressure inlet and consequently the space in the control module is better utilized. Also be avoided for high pressure too thin walls around the high-pressure inlet or around the bypass hole around.
  • the bulges of the piston guide are preferably arranged symmetrically about the axis of the bore.
  • the inlet throttle can be connected directly to the high-pressure inlet.
  • the inlet throttle is connected to the annular channel, that is, only indirectly connected to the high-pressure inlet, while the bypass bore is connected directly to the high-pressure inlet.
  • the piston guide serves as a guide of both the control piston and the nozzle needle.
  • the nozzle needle from side surfaces of the nozzle body, which are formed by the bore, is spaced.
  • control piston The dimensions of the control piston are adapted to the dimensions of the piston guide so that no channel for the fuel within the piston guide is formed.
  • the nozzle needle and the control piston are not formed in one piece.
  • a needle guide is provided within the bore, to which the nozzle needle is adjacent in such a way that at least one channel for the fuel flow is formed.
  • the nozzle needle has a spring plate, wherein the spring between the spring plate and the lower end of the piston guide is clamped.
  • a fuel injector is provided with a control module ST and a nozzle body DK.
  • the control module ST has a downwardly projecting piston guide KF, which is inserted into a bore B of the nozzle body DK.
  • the control module ST sits on a top surface of the nozzle body DK.
  • the piston guide KF In an upper portion of the piston guide KF, the piston guide KF has an annular horizontal cross section. In a lower section of the piston guide KF adjoining the upper section, the piston guide KF has a horizontal cross section which results from axial grinding at four points from an annular cross section (see FIG FIG. 2 ).
  • the lower portion of the piston guide thus has four radially directed bulges, which adjoin lateral surfaces of the nozzle body DK, which are formed by the bore B. The spaces between the bulges form channels KA for the fuel.
  • the bore B has a larger horizontal cross section than in the region of the lower portion of the piston guide KF, so that an annular channel RK is formed between the bore B and the upper portion of the piston guide KF.
  • the piston guide KF is hollow and encloses a control piston K movably arranged in the piston guide KF.
  • a control chamber SK is arranged above the control piston K in the piston guide KF.
  • a valve chamber VK is arranged, which is separated by a control valve S from a return line R.
  • the valve chamber VK is connected via an outlet throttle AD with the control chamber SK (see FIG. 1 ).
  • a high pressure inlet Z is arranged, which opens at the attachment surface in the bore B - more precisely in the annular channel RK.
  • In the area of the top surface of the high-pressure inlet Z is connected via an inlet throttle ZD to the control chamber SK (see FIG. 1 ).
  • a bypass bore BB is arranged, which opens into the annular channel RK and is connected via a bypass throttle BZ with the valve chamber VK.
  • a coupling rod KS is arranged, which is formed integrally with the control piston K.
  • a spring plate T is arranged on the coupling rod KS.
  • a spring FE is clamped between the spring plate T and the lower end of the piston guide KF .
  • a nozzle needle D is arranged, which is formed integrally with the coupling rod KS and the control piston K.
  • the nozzle needle D and the coupling rod KS are spaced from the lateral surfaces of the nozzle body DK, which are formed by the bore B.
  • This fuel is replaced by fuel is pumped via the high-pressure inlet Z in the annular channel RK and from there via the channels KA to the nozzle needle D passes.
  • the pressure builds up in the control chamber SK, by fuel from the high-pressure inlet Z via the inlet throttle ZD and from the high-pressure inlet Z via the annular channel RK, the bypass bore BB, the bypass throttle BD, the valve chamber VK and the outlet throttle AD flows into the control chamber SK.
  • the nozzle needle D Due to the increasing pressure in the control chamber SK and the force of the spring FE, the nozzle needle D is pressed back onto its valve seat.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor.
  • Mit einem Kraftstoffinjektor werden genau dosierte Mengen an Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt. Bei künftigen Common Rail Einspritzsystemen soll der Kraftstoff mit einem Druck von bis zu 2000 bar eingespritzt werden, weshalb angestrebt wird, Kraftstoffinjektoren besonders hochdruckfest zu gestalten. US 4 566 416 A offenbart einen Kraftstoffinjektor mit Düsenführung im Steuermodul und gedrosseltem Hochdruckzulauf in eimen im Düsenkörper befindlichen Akkumulator.
  • Im folgenden wird ein herkömmlicher Kraftstoffinjektor anhand der Figur 1, die einen Querschnitt durch den Kraftstoffinjektor zeigt, näher erläutert.
  • Der Kraftstoffinjektor weist ein Aktorgehäuse GA' und eine darin angeordnete Aktoreinheit A' auf, die über einen Hebel H' und einen Ventilkolben V' in Wirkverbindung mit einem Steuerventil S' steht. Das Steuerventil S', das in einer Ventilkammer VK' angeordnet ist, trennt eine Steuerkammer SK' von einer Rücklaufleitung R'. Die Steuerkammer SK' ist unter der Ventilkammer VK' angeordnet und über eine Ablaufdrossel AD' mit der Ventilkammer VK' verbunden. Die Ventilkammer VK' ist in einem Steuermodul ST' angeordnet.
  • Die Steuerkammer SK' grenzt an ein oberes Ende eines Steuerkolbens K' an. Der Steuerkolben K' ist verschiebbar innerhalb einer Bohrung eines Kolbenmoduls KM' angeordnet und grenzt an seitliche Flächen des Kolbenmoduls KM', die durch die Bohrung gebildet werden, an. Die Bohrung dient also als Führung für den Steuerkolben K'.
  • Der Steuerkolben K' ist mit einer Kuppelstange KS' verbunden, die in einer Federkammer F' angeordnet ist. Die Federkammer F' ist im Kolbenmodul KM' angeordnet und mit der Rücklaufleitung R' verbunden, so dass in der Federkammer F' ein niedriger Druck herrscht. Die Koppelstange KS' weist einen Federteller auf T'. Eine Feder FE' ist zwischen dem Federteller T' und dem Steuerkolben K' eingespannt.
  • Die Koppelstange KS' ist mit einer Düsennadel D' in Berührung, die in einer Bohrung eines unter dem Kolbenmodul KM' angeordneten Düsenkörpers DK' angeordnet ist. Die Bohrung des Düsenkörpers DK' weist eine Hochdruckkammer HK' auf, in die ein Hochdruckzulauf Z' mündet, der vom Steuermodul ST' bis zur Hochdruckkammer HK' reicht. Zwischen dem Hochdruckzulauf Z' und der Steuerkammer SK' ist eine Zulaufdrossel ZD' angeordnet.
  • Wird die Aktoreinheit A' betätigt, so wird das Steuerventil S' geöffnet, so dass Kraftstoff aus der Ventilkammer VK' über die Rücklaufleitung R' abfließt. Dadurch fließt Kraftstoff aus der Steuerkammer SK' über die Ablaufdrossel AD' in die Ventilkammer VK' und zwar schneller, als Kraftstoff vom Hochdruckzulauf Z' über die Zulaufdrossel ZD' in die Steuerkammer SK' hineinfließt. Als Folge davon sinkt der Druck in der Steuerkammer SK', so dass die von oben wirkende Kraft auf die Düsennadel D' sinkt, und die Düsennadel D' sich von ihrem Ventilsitz abhebt. Dadurch tritt Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor aus.
  • Wird die Aktoreinheit A' deaktiviert, so schließt das Steuerventil S', so dass sich über die Zulaufdrossel ZD' wieder ein Druck in der Steuerkammer SK' aufbaut. Durch die Feder FE', durch den niedrigen Druck in der Federkammer F' und durch die aufgrund der größeren Querschnittsfläche des Steuerkolbens K' im Vergleich zur Querschnittsfläche der Düsennadel D' im Bereich der Führung im Düsenkörper DK' resultierende hydraulische Kraft genügt bereits ein geringer Druckanstieg in der Steuerkammer SK', um die Düsennadel D' nach unten gegen ihren Ventilsitz zu drücken, so daß der Kraftstoffinjektor schnell schließt.
  • Nachteilig am herkömmlichen Kraftstoffinjektor ist die spitz zulaufende und dünne Wand des Düsenkörpers im Bereich der Mündung des Hochdruckzulaufs in die Hochdruckkammer. Die Hochdruckfestigkeit des Kraftstoffinjektors ist folglich nicht sehr hoch.
  • Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass eine Dauerleckage zwischen der Hochdruckkammer und der Federkammer, in der ein niedriger Druck herrscht, und zwischen der Federkammer und der Steuerkammer stattfindet, die zu einem Wirkungsgradverlust des Kraftstoffinjektors führt. Die Dauerleckage ist umso ausgeprägter, je größer der Druckunterschied zwischen der Hochdruckkammer beziehungsweise der Steuerkammer und der Federkammer ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffinjektor anzugeben, der im Vergleich zum Stand der Technik für höhere Drücke geeignet ist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch einen Kraftstoffinjektor mit folgenden Merkmalen: Der Kraftstoffinjektor weist ein Steuermodul auf, das eine nach unten ragende Kolbenführung aufweist, in der ein Steuerkolben angeordnet ist. Der Kraftstoffinjektor weist ferner einen Düsenkörper auf, der eine Aufsatzfläche aufweist, auf der das Steuermodul aufgesetzt ist, und der eine Bohrung aufweist, in deren unterem Abschnitt eine mit dem Steuerkolben in Wirkverbindung stehenden Düsennadel und in deren oberem Abschnitt die Kolbenführung des Steuermoduls angeordnet ist. Im Steuermodul ist ein Hochdruckzulauf angeordnet, der an der Aufsatzfläche in die Bohrung mündet. Die Bohrung ist derart ausgestaltet, das Kraftstoff, der beim Anheben der Düsennadel von ihrem Ventilsitz aus dem Kraftstoffinjektor tritt, ersetzt wird, indem Kraftstoff vom Hochdruckzulauf über die Bohrung Richtung Ventilsitz fließt. Die gesamte Bohrung ist also mit Hochdruck beaufschlagt.
  • Da der Hochdruckzulauf an der Aufsatzfläche des Düsenkörpers in die Bohrung des Düsenkörpers mündet und damit nicht seitwärts in eine Bohrung mündet, ist keine spitz zulaufende dünne Wand zwischen der Bohrung und dem Hochdruckzulauf vorhanden, die bei Hochdruck bruchgefährdet wäre. Der Kraftstoffinjektor weist also eine hohe Druckfestigkeit auf und ist damit für hohe Drücke geeignet.
  • Da der Hochdruckzulauf nur im Steuermodul angeordnet ist und nicht im Düsenkörper, bei dem vor allem im unteren Abschnitt der Bauraum stark eingeschränkt ist, tritt generell das Problem für hohe Drücke zu dünner Wände um den Hochdruckzulauf herum nicht auf.
  • Es ist beispielsweise eine Ventilkammer vorgesehen, die durch ein Steuerventil von einer Rücklaufleitung getrennt ist. Ferner kann der Kraftstoffinjektor eine Steuerkammer aufweisen, die an das obere Ende des Steuerkolbens angrenzt. Die Steuerkammer wird über eine Zulaufdrossel mit Hochdruck beaufschlagt, indem die Zulaufdrossel hydraulisch mit dem Hochdruckzulauf verbunden ist. Die Zulaufdrossel ist also zumindest indirekt mit dem Hochdruckzulauf verbunden. Die Ventilkammer und die Steuerkammer sind über eine Ablaufdrossel miteinander verbunden.
  • Damit ein schnelles Schließen des Kraftstoffinjektors gewährleistet ist, ist es aufgrund des Fehlens einer Querschnittsflächendifferenz zwischen Steuerkolben und Düsennadel im Bereich der Führung im Steuermodul und somit des Fehlens der hydraulischen Kraftkomponente in Schließrichtung der Düsennadel vorteilhaft, eine Bypassdrossel vorzusehen, über die die Ventilkammer mit Hochdruck beaufschlagt wird, indem die Bypassdrossel hydraulisch mit dem Hochdruckzulauf verbunden ist. Die Bypassdrossel ist also zumindest indirekt mit dem.
  • Hochdruckzulauf strömungstechnisch verbunden. Hebt das Steuerventil von seinem Ventilsitz ab, so fließt Kraftstoff von der Ventilkammer ab in die Rücklaufleitung. Durch die Ablaufdrossel fließt Kraftstoff von der Steuerkammer schneller ab, als durch die Zulaufdrossel in die Steuerkammer hineinfließen kann, so dass der Druck in der Steuerkammer abfällt, wodurch die Düsennadel von ihrem Ventilsitz abhebt und Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor tritt. Zugleich fließt über die Bypassdrossel Kraftstoff in die Ventilkammer. Wird das Steuerventil geschlossen, so baut sich der Druck in der Steuerkammer durch Fließen von Kraftstoff durch die Zulaufdrossel auf. Der Druckaufbau und damit das Absenken der Düsennadel auf ihren Ventilsitz - dass heißt das Schließen des Kraftstoffinjektors -, wird durch die Bypassdrossel beschleunigt, da Kraftstoff über die Bypassdrossel in die Ventilkammer fließt und von dort über die Ablaufdrossel in die Steuerkammer.
  • Zur festen Positionierung des Steuermoduls bezüglich des Düsenkörpers ist es vorteilhaft, wenn die Kolbenführung zumindest drei radial nach außen gerichtete Ausbuchtungen aufweist, die an seitliche Flächen des Düsenkörpers, die durch die Bohrung gebildet werden, angrenzen. Die Räume zwischen den Ausbuchtungen bilden Kanäle für den Kraftstoff.
  • Die Ausbuchtungen können entlang der gesamten axialen Länge der Kolbenführung verlaufen.
  • Es ist jedoch vorteilhaft, wenn die Kolbenführung im Bereich des oberen Endes der Bohrung von den seitlichen Flächen des Düsenkörpers, die durch die Bohrung gebildet werden, beabstandet ist, so dass ein Ringkanal für den Kraftstoff gebildet wird. In diesem Fall sind die Ausbuchtungen lediglich in einem unteren Abschnitt der Kolbenführung angeordnet. In diesem Fall kann die Bypassdrossel an eine im Steuermodul angeordnete Bypassbohrung angrenzen, die in den Ringkanal mündet. Aufgrund des Ringkanals ist ein schneller Transport des Kraftstoffs vom Hochdruckzulauf in die Bypassbohrung gewährleistet. Vorteilhaft an einer solchen Anordnung ist, dass die Bypassbohrung vom Hochdruckzulauf beabstandet ist und folglich der Bauraum im Steuermodul besser ausgenutzt wird. Auch werden dadurch für einen hohen Druck zu dünne Wände um den Hochdruckzulauf beziehungsweise um die Bypassbohrung herum vermieden.
  • Die Ausbuchtungen der Kolbenführung sind vorzugsweise symmetrisch um die Achse der Bohrung angeordnet.
  • Es liegt im Rahmen der Erfindung zur Verringerung des Strömungswiderstandes des Kraftstoffs eine radiale Ausbuchtung der Bohrung vorzusehen, die sich zumindest über die axiale Länge der Kolbenführung erstreckt, und in die der Hochdruckzulauf mündet. In diesem Fall sind Ausbuchtungen der Kolbenführung nicht erforderlich aber möglich.
  • Die Zulaufdrossel kann direkt mit dem Hochdruckzulauf verbunden sein.
  • Alternativ ist die Zulaufdrossel mit dem Ringkanal verbunden, das heißt nur indirekt mit dem Hochdruckzulauf verbunden, während die Bypassbohrung direkt mit dem Hochdruckzulauf verbunden ist.
  • Zur Vereinfachung des Herstellungsverfahrens ist es vorteilhaft, wenn die Düsennadel und der Steuerkolben einstückig ausgebildet sind. In diesem Fall dient die Kolbenführung als Führung sowohl des Steuerkolbens als auch der Düsennadel.
  • Zur Verringerung des Strömungswiderstands des Kraftstoffs in der Bohrung ist es vorteilhaft, wenn die Düsennadel von seitlichen Flächen des Düsenkörpers, die durch die Bohrung gebildet werden, beabstandet ist.
  • Die Abmessungen des Steuerkolbens sind so an die Abmessungen der Kolbenführung angepasst, dass kein Kanal für den Kraftstoff innerhalb der Kolbenführung entsteht.
  • Alternativ sind die Düsennadel und der Steuerkolben nicht einstückig ausgebildet. In diesem Fall ist innerhalb der Bohrung eine Nadelführung vorgesehen, an die die Düsennadel derart angrenzt, dass zumindest ein Kanal für den Kraftstoffdurchfluss gebildet wird.
  • Zur Verstärkung der Schließkraft der Düsennadel ist es vorteilhaft, wenn in der Bohrung eine Feder vorgesehen ist, die die Düsennadel nach unten hin vorspannt. Beispielsweise weist die Düsennadel einen Federteller auf, wobei die Feder zwischen dem Federteller und dem unteren Ende der Kolbenführung eingespannt ist.
  • Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren 2 und 3 näher erläutert.
    • Figur 2
    zeigt einen Querschnitt durch einen Kraftstoffinjektor mit einem Steuermodul, einem Düsenkörper, einer Düsennadel, einem Steuerkolben, einer Kolbenführung, einem Federteller, einer Feder, einer Bohrung, einer Zulaufdrossel, einer Bypassdrossel, einer Ablaufdrossel, einer Bypassbohrung, einer Ventilkammer, einer Steuerkammer, einem Ringkanal, Kanälen, einem Steuerventil, einem Hochdruckzulauf und einer Rücklaufleitung.
    Figur 3
    zeigt einen zum Querschnitt aus Figur 2 senkrechten Querschnitt durch den Kraftstoffinjektor, in dem der Düsenkörper, die Kanäle, die Kolbenführung und der Steuerkolben gezeigt sind.
  • Im Ausführungsbeispiel ist ein Kraftstoffinjektor vorgesehen mit einem Steuermodul ST und einem Düsenkörper DK. Das Steuermodul ST weist eine nach unten ragende Kolbenführung KF auf, die in einer Bohrung B des Düsenkörpers DK hineingesteckt ist. Das Steuermodul ST sitzt auf einer Aufsatzfläche des Düsenkörpers DK auf.
  • In einem oberen Abschnitt der Kolbenführung KF weist die Kolbenführung KF einen ringförmigen horizontalen Querschnitt auf. In einem unteren an den oberen Abschnitt anschließenden Abschnitt der Kolbenführung KF weist die Kolbenführung KF einen horizontalen Querschnitt auf, der durch axiales Abschleifen an vier Stellen aus einem ringförmigen Querschnitt hervorgeht (siehe Figur 2). Der untere Abschnitt der Kolbenführung weist also vier radial gerichtete Ausbuchtungen auf, die an seitliche Flächen des Düsenkörpers DK, die durch die Bohrung B gebildet werden, angrenzen. Die Räume zwischen den Ausbuchtungen bilden Kanäle KA für den Kraftstoff. Im Bereich des oberen Abschnitts der Kolbenführung KF weist die Bohrung B eine größeren horizontalen Querschnitt auf als im Bereich des unteren Abschnitts der Kolbenführung KF, so dass zwischen der Bohrung B und dem oberen Abschnitt der Kolbenführung KF ein Ringkanal RK gebildet wird.
  • Die Kolbenführung KF ist hohl und umschließt einen in der Kolbenführung KF beweglich angeordneten Steuerkolben K. Über dem Steuerkolben K ist in der Kolbenführung KF eine Steuerkammer SK angeordnet. Oberhalb der Steuerkammer SK ist eine Ventilkammer VK angeordnet, die durch ein Steuerventil S von einer Rücklaufleitung R getrennt ist. Die Ventilkammer VK ist über eine Ablaufdrossel AD mit der Steuerkammer SK verbunden (siehe Figur 1).
  • Im Steuermodul ST ist ein Hochdruckzulauf Z angeordnet, der an der Aufsatzfläche in die Bohrung B - genauer in den Ringkanal RK - mündet. Im Bereich der Aufsatzfläche ist der Hochdruckzulauf Z über eine Zulaufdrossel ZD mit der Steuerkammer SK verbunden (siehe Figur 1).
  • Im Steuermodul ST ist eine Bypassbohrung BB angeordnet, die in den Ringkanal RK mündet und über eine Bypassdrossel BZ mit der Ventilkammer VK verbunden ist.
  • In der Bohrung B ist eine Koppelstange KS angeordnet, die einstückig mit dem Steuerkolben K ausgebildet ist. An der Koppelstange KS ist ein Federteller T angeordnet. Zwischen dem Federteller T und dem unteren Ende der Kolbenführung KF ist eine Feder FE eingespannt.
  • In der Bohrung B ist eine Düsennadel D angeordnet, die einstückig mit der Koppelstange KS und dem Steuerkolben K ausgebildet ist. Die Düsennadel D und die Koppelstange KS sind von den seitlichen Flächen des Düsenkörpers DK, die durch die Bohrung B gebildet werden, beabstandet.
  • Wird das Steuerventil S geöffnet, so fließt Kraftstoff aus der Ventilkammer VK in die Rücklaufleitung R, wodurch Kraftstoff aus der Steuerkammer SK über die Ablaufdrossel AD und Kraftstoff über die Bypassdrossel BD in die Ventilkammer VK fließt. Über die Zulaufdrossel ZD fließt weniger Kraftstoff aus dem Hochdruckzulauf Z in die Steuerkammer SK hinein, als aus der Steuerkammer SK herausfließt, so dass der Druck in der Steuerkammer SK sinkt. Dadurch wirkt eine resultierende Kraft auf die Düsennadel D nach oben, so dass sich die Düsennadel D von ihrem Ventilsitz abhebt, und in der Bohrung B befindlicher Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor tritt.
  • Dieser Kraftstoff wird ersetzt, indem Kraftstoff über den Hochdruckzulauf Z in den Ringkanal RK gepumpt wird und von dort über die Kanäle KA bis zur Düsennadel D gelangt.
  • Wird das Steuerventil S geschlossen, so baut sich der Druck in der Steuerkammer SK auf, indem Kraftstoff aus dem Hochdruckzulauf Z über die Zulaufdrossel ZD und aus dem Hochdruckzulauf Z über den Ringkanal RK, der Bypassbohrung BB, der Bypassdrossel BD, der Ventilkammer VK und der Ablaufdrossel AD in die Steuerkammer SK fließt.
  • Aufgrund des steigenden Drucks in der Steuerkammer SK und der Kraft der Feder FE wird die Düsennadel D wieder auf ihren Ventilsitz gedrückt.

Claims (6)

  1. Kraftstoffinjektor
    - mit einem Steuermodul (ST), das eine nach unten ragende Kolbenführung (KF) aufweist, in der ein Steuerkolben (K) angeordnet ist,
    - mit einem Düsenkörper (DK), der eine Aufsatzfläche aufweist, auf der das Steuermodul (ST) aufgesetzt ist, und der eine Bohrung (B) aufweist, in deren unterem Abschnitt eine mit dem Steuerkolben (K) in Wirkverbindung stehende Düsennadel (D) und in deren oberem Abschnitt die Kolbenführung (KF) angeordnet ist,
    - bei dem ein Hochdruckzulauf (Z) im Steuermodul (ST) angeordnet ist und an der Aufsatzfläche in die Bohrung (B) mündet,
    - bei dem die Bohrung (B) derart ausgestaltet ist, daß Kraftstoff, der beim Anheben der Düsennadel (D) von ihrem Ventilsitz aus dem Kraftstoffinjektor tritt, ersetzt wird, indem Kraftstoff vom Hochdruckzulauf (Z) über die Bohrung (B) Richtung Ventilsitz fließt.
  2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1,
    - bei dem zur festen Positionierung des Steuermoduls (ST) bezüglich des Düsenkörpers (DK) die Kolbenführung (KF) zumindest drei radial gerichtete Ausbuchtungen aufweist, die an seitliche Flächen des Düsenkörpers (DK), die durch die Bohrung (B) gebildet werden, angrenzen,
    - bei dem die Räume zwischen den Ausbuchtungen Kanäle (KA) für den Kraftstoff bilden.
  3. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2,
    - bei dem die Kolbenführung (KF) im Bereich des oberen Endes der Bohrung (B) von den seitlichen Flächen des Düsenkörpers (DK), die durch die Bohrung (B) gebildet werden, beabstandet ist, so daß ein Ringkanal (RK) für den Kraftstoff gebildet wird.
  4. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    - mit einer Ventilkammer (VK), die durch ein Steuerventil (S) von einer Rücklaufleitung (R) getrennt ist,
    - bei dem die Ventilkammer (VK) über eine Bypassdrossel (BD) mit Hochdruck beaufschlagt wird, indem die Bypassdrossel (BD) hydraulisch mit dem Hochdruckzulauf (Z) verbunden ist,
    - mit einer Steuerkammer (SK), die an das obere Ende des Steuerkolbens (K) angrenzt,
    - bei dem die Steuerkammer (SK) über eine Zulaufdrossel (ZD) mit Hochdruck beaufschlagt wird, indem die Zulaufdrossel (ZD) hydraulisch mit dem Hochdruckzulauf (Z) verbunden ist,
    - bei dem die Ventilkammer (VK) und die Steuerkammer (SK) über eine Ablaufdrossel (AD) miteinander verbunden sind.
  5. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 3 und 4,
    - bei dem die Bypassdrossel (BD) an eine im Steuermodul (ST) angeordnete Bypassbohrung (BB) angrenzt, die in den Ringkanal (RK) mündet.
  6. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    - bei dem die Düsennadel (D) und der Steuerkolben (K) einstückig ausgebildet sind,
    - bei dem die Düsennadel (D) von den seitlichen Flächen des Düsenkörpers (DK), die durch die Bohrung (B) gebildet werden, beabstandet ist.
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