EP1456524B1 - Einspritzinjektor für brennkraftmaschinen - Google Patents

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EP1456524B1
EP1456524B1 EP02787951A EP02787951A EP1456524B1 EP 1456524 B1 EP1456524 B1 EP 1456524B1 EP 02787951 A EP02787951 A EP 02787951A EP 02787951 A EP02787951 A EP 02787951A EP 1456524 B1 EP1456524 B1 EP 1456524B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control
control piston
stop
space
injector according
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP02787951A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1456524A1 (de
Inventor
Wolfgang Scheibe
Horst Ressel
Wilhelm Malitsky
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.)
LOrange GmbH
Original Assignee
LOrange GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by LOrange GmbH filed Critical LOrange GmbH
Publication of EP1456524A1 publication Critical patent/EP1456524A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1456524B1 publication Critical patent/EP1456524B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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
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    • 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
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    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/06—Other fuel injectors peculiar thereto
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • 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 an injection injector for internal combustion engines, in particular for operating with diesel or heavy fuel injection medium as internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
  • a control valve is provided upstream of the main flow valve, which has a control chamber which is partially limited in its volume by a liftable control piston, whose actuating movements are transmitted to the valve closing member of the main flow valve, such as the nozzle needle of an injection nozzle or a Einspritzmengen Kunststoffventiles.
  • the actuating forces of the control piston are dependent on the pressure in the control chamber, to which a throttled, high-pressure-side inlet opens and from which a throttled and controlled flow runs out. If the sequence is open, the pressure in the control chamber is reduced and displaced via the control piston part of the control chamber volume in the process.
  • Substantially larger than these injected into the sequence amount of injection medium also used as a control medium is the leakage that comes in open flow through the short circuit between high-pressure side inlet and low-pressure side drain, regardless of the mutual throttling as control leakage.
  • a related assignment is the EP 0 907 018 A2 can be seen in which the inlet-side opening cross-section to the control chamber whose end wall is assigned in coverage to the end face of the control piston, while the drain-side opening cross-section is located radially outside the frontal circumference of the control piston in the non-overridden control piston area, wherein the control member and the associated control devices of the control valve accordingly the radial position of the outlet-side opening cross-section are arranged radially to the control piston in order to come to a shortened and compact construction of the injection injector.
  • the inlet to the control chamber with respect to its opening cross-section is radially outside the frontal periphery of the control piston and it is associated with the outlet side opening cross-section of the end wall of the control chamber in coverage to the end face of the control piston, wherein the Control piston with respect to its front side has an overhang, which is part of the stop limit in overlap to the outlet side, the end wall associated opening cross-section, so that the limit stop with open control valve and christentlastetem control chamber for the control piston, the connection between inlet and outlet more or less shut off situation results.
  • the invention has for its object to form an injection injector of the type mentioned in that starting from the control valve and its control the adjustment of the control piston and thus the closing movement of the valve closure member can be initiated in a timely manner and also, based on reasonable operating times, stable.
  • the starting position is created so that when closing the control valve in view of the mouth of the inlet to the bounded by the stop limit gap space a sudden application of the end face of the control piston is achieved, allowing a timely control of the closing movement of the valve closure member, the described Quetschspaltitati simultaneously ensures that the stop limit in the function of a wegbegrenzenden sealing boundary with sensitive, but highly stressed seats - in analogy to the seat of the nozzle needle of an injection nozzle - is usually not or only slightly stressed, so that long-term stable, stable working conditions are ensured even from a geometrical point of view.
  • the gap may be formed by a front-side recess of the control piston and / or an end wall-side depression, wherein the delimitation of the gap space running against the stop boundary or may be designed step-like, which, apart from production engineering possibilities, can also influence the flow conditions with respect to the formation of squish.
  • annular clearance is provided between the control piston and the receiving bore in the stop limit adjacent axial region and if the flow is associated with this opening space with its opening cross-section, wherein the free space preferably by an extension of the bore for receiving the control piston in axial, the end wall associated end portion is formed, but may also be formed by a certain diameter reduction of the control piston adjacent to the end face.
  • This space in the form of an annular space can be used according to the invention for Quetschspalt Struktur that its frontal boundary is offset axially against the end wall and forms a small step, so that the piston in its upper, the end wall adjacent boundary layer in the region of the sealing boundary in axial overlap Stage is, which results in a particularly intensive damping when entering this upper limit and / or stop position of the control piston.
  • Injector injector 1 shown essentially consists of a nozzle part 2 and a control and actuator part 3, which also functionally forms the nozzle holder and the supply connection, symbolically represented by the arrow 4 - for the high-pressure injection medium, in particular diesel or heavy oil, is assigned , To the return side of the corresponding return-side connection is symbolized by the arrow 5.
  • the control and actuator part 3 comprises a magnetic actuator 6, via which the control valve 7 is addressed, which comprises the solenoid actuator 6 acted upon valve member 8, via which the pressurization of a control chamber 9 is controlled.
  • the control room 9 is shown in the illustration Fig. 1 on the one hand, with a modular construction of the injector, covered by the end wall 10 of an intermediate plate 11 and on the other hand limited by a bore 12 and guided in this, the nozzle needle 15 acting on control piston 13.
  • the bore 12 is shown in the illustration Fig. 1 provided in a sleeve 14 which is guided on the control piston 13, which in turn is connected coaxially with a nozzle needle 15.
  • the nozzle needle 15 forms the valve member of a main flow valve whose seat is associated with the nozzle body 16, which also forms the guide for the nozzle needle 15 and at the same time has a pressure chamber 17 to which the high-pressure side supply with injection medium via the dashed lines indicated line connection 18 takes place.
  • the nozzle needle 15 is in the illustrated closed position sealingly in the nozzle seat 19 and is charged via the pressure in the pressure chamber 17 pending pressure by their pressure shoulder 20 in the opening direction.
  • the nozzle needle 15 is acted upon by the spring 21, and by the pending in the control chamber 9 pressure, if, as in Fig. 1 indicated by dashed lines, the control chamber 9 is fed by the throttled, indicated by dashed lines inlet 22 from the high-pressure side line connection 18 and the dashed line shown and throttled drain 23 via the valve member 8 in its direction indicated by the line 24 connection to the return (arrow 5) Is blocked.
  • the valve member 8 by energizing the magnetic actuator 6 in an in Fig. 1 not shown opening position transferred, the drain 23 is connected to the line 24 and it is the control chamber 9 relieved of pressure, so that inter alia via the pressure shoulder 20 acted upon in the opening direction nozzle needle 15 lifts off from the nozzle seat 19 and releases the injection.
  • FIGS. 2 and 3 illustrate in a highly simplified schematic representation fragmentary an inventive embodiment of the area A, regardless of structural deviations for corresponding parts the same reference numerals as in Fig. 1 are used and wherein the related functions and configurations not to a design of the injector 1 according to Fig. 1 are bound, such as the modular structure of the injector 1 or the like.
  • 8 denotes the valve member of the control valve, and 13 of the control piston.
  • the control piston 13 is guided hubbeweglich in the bore 12, and defines with the bore 12 and the bore 12 covering the end wall 10 from the control chamber 9, wherein the control chamber 9 adjacent to the end wall 10 in diameter increased by a radial extension 27 of the bore 12 is, so that an annular space, in particular a cylindrical annular space around the end wall 10 opposite, front end of the control piston 13 is given.
  • the opening cross-section 29 of the inlet 22 is located on the control chamber 9.
  • the outlet 23 has a control chamber-side opening cross section 31.
  • the drain 23 is associated with a throttle 32, which is formed in the embodiment by a hole in a seat plate 33 which is covered and closed by the provided in the embodiment with a flat locking surface 34 valve member 8 in its closed position.
  • a stop limit 35 is formed at pressure relief of the control chamber 9 and corresponding stroke displacement of the control piston 13 against the end wall 10, the edge zone 36 of the control piston 13 in the transition between the end wall 10 and end face 28 is assigned, this being formed, for example, that within the edge zone 36, as in FIGS. 2 and 3 shown, the piston 13 is withdrawn frontally.
  • a corresponding embodiment could also be associated with the end wall 10.
  • the front side, with respect to the edge zone 36 axially withdrawn design of the control piston 13 leads in the opening position of the valve member 8 corresponding, in Fig.
  • This configuration has in connection with the orifice (opening cross-section 29) of the inlet 22 to the enclosed by the stop limit 35 annular space with the result that upon opening of the drain 23 via the valve member 8 against the return (arrow 5) and due to the pressurization in the nozzle needle 15 in the opening direction stroke movement of the control piston 13 against the end wall 10 of the control piston 13 against a fed by the still open inlet 22 pressure pad starts, so that even in the desired, almost sudden opening movements of the nozzle needle 15 intercepted attenuated in the final phase is because the stop limit 35 has the function of a nip.
  • the stop limit 35 normally also does not form an absolute sealing limit, but rather a throttle gap, which initially substantially reduces the leakage when the valve member is open. In addition, however, this also ensures that when closing the valve member 8, the gap volume is almost suddenly raised to the pressure level of the inlet 22, wherein the inventive Design also provides the condition for the fact that the end face 25 of the control piston 13 is fully applied without appreciable time delay.
  • the solution according to the invention prevents that in the opening phase of the valve member 8 flowing between the end wall 10 and face 25, high-pressure injection medium - corresponding to the hydrodynamic paradox - to adhere the control piston 13 with its end face 25 on the end wall 10, which is when reversing the valve member 8 from the opening to the closed position delaying the desired, almost sudden closing of the nozzle needle 15 would affect by a corresponding displacement of the control piston 13.
  • the invention thus provides a solution by simple means, which reduces both the leakage and increases the reliability by reducing wear.
  • the desired "pinch gap formation" and damping function can also be achieved or improved in the invention by the fact that the annular space formed by the radial extension 27 is not pulled through to the end wall 10, so that an annular step 38 is formed, in which Spool 13 is immersed when approaching its upper end position. This results in spite of only a small axial overlap a radially narrow fürströmspalt, and a corresponding damping.
  • the example in Fig. 3 indicated ring stage 38 is for better recognition deviating from the Fig. 2 and Fig. 3 schematically illustrated, the cylinder bore 12 receiving body hatched, is suitably formed integrally with this body, for example, based on an overview representation of Figure 1, integral with the intermediate plate eleventh

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Einspritzinjektor für Brennkraftmaschinen, insbesondere für mit Diesel oder Schweröl als Einspritzmedium betriebene Brennkraftmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Bei Einspritzinjektoren müssen zur Steuerung des Ventilschließgliedes eines Hauptstromventiles teilweise erhebliche Stell- bzw. Haltekräfte aufgebracht werden. Hierzu wird dem Hauptstromventil vorgelagert ein Steuerventil vorgesehen, das einen Steuerraum aufweist, der in seinem Volumen teilweise über einen hubbeweglichen Steuerkolben begrenzt ist, dessen Stellbewegungen auf das Ventilschließglied des Hauptstromventiles, so beispielsweise die Düsennadel einer Einspritzdüse oder eines Einspritzmengensteuerventiles übertragen werden. Die Stellkräfte des Steuerkolbens sind abhängig vom Druck im Steuerraum, auf den ein gedrosselter, hochdruckseitiger Zulauf ausmündet und von dem ein gedrosselter und gesteuerter Ablauf ausgeht. Ist der Ablauf geöffnet, so wird der Druck im Steuerraum abgebaut und über den Steuerkolben ein Teil des Steuerraumvolumens in den Ablauf verdrängt. Wesentlich größer als diese in den Ablauf verdrängte Menge von auch als Steuermedium eingesetzten Einspritzmedium ist die Leckage, die bei geöffnetem Ablauf durch den Kurzschluss zwischen hochdruckseitigem Zulauf und niederdruckseitigem Ablauf, ungeachtet der beiderseitigen Drosselung als Steuerleckage, zustande kommt.
  • Dies gilt bei zum Steuerraum freiliegenden Mündungen von Zu- und Ablauf, ungeachtet dessen, welchen vom Steuerkolben nicht überfahrenen bzw. nicht abgedeckten Wandbereichen des Steuerraumes diese zugeordnet sind.
  • Eine diesbezügliche Zuordnung ist der EP 0 907 018 A2 zu entnehmen, bei der der zulaufseitige Öffnungsquerschnitt zum Steuerraum dessen Stirnwand in Überdeckung zur Stirnseite des Steuerkolbens zugeordnet ist, während der ablaufseitige Öffnungsquerschnitt radial außerhalb des stirnseitigen Umfangs des Steuerkolbens im vom Steuerkolben nicht übersteuerten Bereich liegt, wobei das Steuerglied und die zugehörigen Stelleinrichtungen des Steuerventiles entsprechend der radialen Lage des ablaufseitigen Öffnungsquerschnittes radial zum Steuerkolben angeordnet sind, um zu einer verkürzten und gedrängten Bauweise des Einspritzinjektors zu kommen.
  • Aus US 5 975 428 ist auch einem ähnlichen Einspritzinjektor bekannt.
  • Bei einem Einspritzinjektor der eingangs genannten und im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigten Art liegt der Zulauf auf den Steuerraum bezüglich seines Öffnungsquerschnittes radial außerhalb des stirnseitigen Umfangs des Steuerkolbens und es ist der ablaufseitige Öffnungsquerschnitt der Stirnwand des Steuerraumes in Überdeckung zur Stirnseite des Steuerkolbens zugeordnet, wobei der Steuerkolben bezüglich seiner Stirnseite eine Überwölbung aufweist, die als Teil der Anschlagbegrenzung in Überdeckung zum ablaufseitigen, der Stirnwand zugeordneten Öffnungsquerschnitt liegt, so dass sich über die Anschlagbegrenzung bei geöffnetem Steuerventil und druckentlastetem Steuerraum für den Steuerkolben eine die Verbindung zwischen Zu- und Ablauf mehr oder minder absperrende Lage ergibt. Verbunden ist mit einer derartigen Lösung auf Grund der flachen Überwölbung der Stirnseite des Steuerkolbens, dass ein wesentlicher Teil der stirnseitigen Querschnittsfläche in Verbindung mit der Umstellung des Steuerventiles von seiner Öffnungslage in die Absperrlage nicht für eine unmittelbare Druckbeaufschlagung zur Verfügung steht, so dass sich, entsprechend zur verzögerten Verstellung des Steuerkolbens, die Verstellung des angesteuerten Ventilschließgliedes, so beispielsweise der Düsennadel, in Schließrichtung verzögert, wobei eine steuertechnische Berücksichtigung dieser Gegebenheiten durch entsprechende Ansteuerung des Steuerventiles schwierig ist, da bereits geringe geometrische Änderungen in der Anschlagbegrenzung, bzw. in den durch diese Art der Anschlagbegrenzung entstehenden kleinen Spalträumen größere Auswirkungen auf das Ansprechverhalten des Steuerkolbens haben, so dass eine stabile, zeitgenaue Steuerung der Schließbewegung des angesteuerten Ventilschließgliedes erschwert, wenn nicht unmöglich ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Einspritzinjektor der eingangs genannten Art dahingehend auszubilden, dass ausgehend vom Steuerventil und dessen Ansteuerung die Verstellung des Steuerkolbens und damit die Schließbewegung des Ventilschließgliedes zeitgenau und auch, bezogen auf angemessene Betriebszeiten, stabil eingeleitet werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird dies bei einem Einspritzinjektor der eingangs genannten Art durch die Merkmale des Anspruches 1 erreicht, wobei durch die Lage der Anschlagbegrenzung in einer stirnseitigen Randzone des Steuerkolbens und die Ausmündung des Zulaufes auf einen durch die Anschlagbegrenzung umgrenzten Spaltraum eine vorgegebene Beaufschlagungsfläche für das zulaufseitig eingebrachte, unter hohem Druck stehende und als Steuermedium eingesetzte Einspritzmedium gegeben ist mit der Folge, dass beim Aufsteuern des Steuerventiles und Verlagerung des Steuerkolbens gegen die Stirnwand der anschlagbegrenzt umgrenzte Raum mit zunehmender Annäherung des Steuerkolbens gegen die Stirnwand ein Druckkissen bildet, das durch Anschluss an die Zulaufseite, und damit an die Hochdruckseite, in seinem Volumen aufgefüllt wird, bei gleichzeitiger zunehmender Drosselung über die Anschlagbegrenzung, so dass die Anschlagbegrenzung quasi einen Quetschspalt bildet, über den zwar eine wesentliche Verringerung der im Kurzschluss vom Zulauf zum Ablauf fließenden Leckmenge erreicht wird, der aber, insbesondere in Anbetracht der kurzen Steuerzeiten, als Leckspalt eine gewisse Durchtrittsmenge zulässt. Damit ist die Ausgangsposition dafür geschaffen, dass beim Schließen des Steuerventiles in Anbetracht der Ausmündung des Zulaufes auf den durch die Anschlagbegrenzung umgrenzten Spaltraum eine schlagartige Beaufschlagung der Stirnfläche des Steuerkolbens erreicht wird, was eine zeitgenaue Steuerung der Schließbewegung des Ventilschließgliedes ermöglicht, wobei die geschilderte Quetschspaltbindung gleichzeitig sicherstellt, dass die Anschlagbegrenzung in der Funktion einer wegbegrenzenden Dichtgrenze mit empfindlichen, aber hochbeanspruchten Sitzflächen - in Analogie zur Sitzfläche der Düsennadel einer Einspritzdüse - im Regelfall nicht oder nur gering beansprucht ist, so dass langzeitig gleichbleibende, stabile Arbeitsverhältnisse auch unter geometrischen Gesichtspunkten gewährleistet sind. Grundsätzlich ist eine, wenn auch querschnittskleine Kurzschlussverbindung nötig, bzw. eine nur momentane, also sehr kurzzeitige Abdichtung im Rahmen der Erfindung zulässig, da andernfalls eine vollständige Abdichtung über die Dichtgrenze bei geöffnetem Steuerventil gegeben wäre, eine solche vollständige Abdichtung aber eine Reaktion des Kolbens auf Vorgaben des Steuerventils verhindern würde.
  • In Ausgestaltung der Erfindung kann der Spaltraum von einer stirnseitigen Vertiefung des Steuerkolbens und/oder einer stirnwandseitigen Vertiefung gebildet sein, wobei die Abgrenzung des Spaltraumes gegen die Anschlagbegrenzung verlaufend oder auch stufenartig ausgebildet sein kann, wodurch sich, abgesehen von fertigungstechnischen Möglichkeiten, auch die Strömungsverhältnisse hinsichtlich der Quetschspaltbildung beeinflussen lassen.
  • Des Weiteren erweist es sich als zweckmäßig, wenn zwischen Steuerkolben und aufnehmender Bohrung im der Anschlagbegrenzung benachbarten Axialbereich ein ringförmiger Freiraum vorgesehen wird und wenn der Ablauf mit seinem Öffnungsquerschnitt diesem Freiraum zugeordnet wird, wobei der Freiraum bevorzugt durch eine Erweiterung der Bohrung zur Aufnahme des Steuerkolbens im axialen, der Stirnwand zugeordneten Endbereich gebildet wird, aber auch durch eine gewisse Durchmesserreduzierung des Steuerkolbens angrenzend an dessen Stirnfläche gebildet sein kann. Dieser Freiraum in Form eines Ringraumes lässt sich erfindungsgemäß zur Quetschspaltbildung dadurch nutzen, dass seine stirnseitige Begrenzung axial gegen die Stirnwand abgesetzt ist und eine kleine Stufe bildet, so dass der Kolben in seiner oberen, der Stirnwand benachbarten Grenzlage im Bereich der Dichtgrenze in axialer Überdeckung zur Stufe liegt, womit sich eine besonders intenvise Dämpfung beim Einfahren in diese obere Grenz- und/oder Anschlaglage des Steuerkolbens ergibt.
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, ferner wird die Erfindung nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematisierte Gesamtdarstellung eines Einspritzinjektors im Schnitt zur Erläuterung von dessen Gesamtaufbau und der Funktion des Steuerventils, und
    Fig. 2 und 3
    stark schematisierte und vergrößerte Ausschnittsdarstellungen eines Steuerventils in erfindungsgemäßer Ausgestaltung, wobei Fig. 2 das Steuerventil in seiner Öffnungslage und Fig. 3 in seiner Schließlage zeigt.
  • Der in der schematisierten Gesamtdarstellung gemäß Fig. 1 gezeigte Einspritzinjektor 1 besteht im Wesentlichen aus einem Düsenteil 2 und einem Steuer- und Stellerteil 3, das funktionell auch den Düsenhalter bildet und dem der Versorgungsanschluss, symbolisch dargestellt durch den Pfeil 4 - für das unter Hochdruck stehende Einspritzmedium, insbesondere Diesel oder Schweröl, zugeordnet ist. Zur Rücklaufseite ist der entsprechende rücklaufseitige Anschluss durch den Pfeil 5 symbolisiert.
  • Das Steuer- und Stellerteil 3 umfasst einen Magnetsteller 6, über den das Steuerventil 7 angesprochen wird, das das vom Magnetsteller 6 beaufschlagte Ventilglied 8 umfasst, über das die Druckbeaufschlagung eines Steuerraumes 9 gesteuert wird.
  • Der Steuerraum 9 ist in der Darstellung gemäß Fig. 1 einerseits, bei modularem Aufbau des Injektors, von der Stirnwand 10 einer Zwischenplatte 11 überdeckt und andererseits von einer Bohrung 12 und einem in dieser geführten, die Düsennadel 15 beaufschlagenden Steuerkolben 13 begrenzt. Die Bohrung 12 ist in der Darstellung gemäß Fig. 1 in einer Hülse 14 vorgesehen, die auf dem Steuerkolben 13 geführt ist, der seinerseits koaxial mit einer Düsennadel 15 verbunden ist. Die Düsennadel 15 bildet das Ventilglied eines Hauptstromventiles, dessen Sitz dem Düsenkörper 16 zugeordnet ist, der gleichzeitig auch die Führung für die Düsennadel 15 bildet und einen Druckraum 17 aufweist, auf den die hochdruckseitige Versorgung mit Einspritzmedium über die strichliert angedeutete Leitungsverbindung 18 erfolgt. Die Düsennadel 15 liegt in der dargestellten Schließlage dichtend im Düsensitz 19 an und ist über den im Druckraum 17 anstehenden Druck durch Beaufschlagung ihrer Druckschulter 20 in Öffnungsrichtung belastet. In Gegenrichtung ist die Düsennadel 15 über die Feder 21 beaufschlagt, sowie durch den im Steuerraum 9 anstehenden Druck, wenn, wie in Fig. 1 strichliert angedeutet, der Steuerraum 9 durch den gedrosselten, strichliert angedeuteten Zulauf 22 aus der hoch-druckseitigen Leitungsverbindung 18 gespeist ist und der ebenfalls strichliert dargestellte und gedrosselte Ablauf 23 über das Ventilglied 8 in seiner durch die Leitung 24 angedeuteten Verbindung zum Rücklauf (Pfeil 5) gesperrt ist. Wird das Ventilglied 8 durch Bestromung des Magnetstellers 6 in eine in Fig. 1 nicht dargestellte Öffnungsstellung überführt, so ist der Ablauf 23 mit der Leitung 24 verbunden und es wird der Steuerraum 9 druckentlastet, so dass die unter anderem über die Druckschulter 20 in Öffnungsrichtung beaufschlagte Düsennadel 15 vom Düsensitz 19 abhebt und die Einspritzung freigibt.
  • Entsprechend der geschilderten Anordnung mit gedrosseltem, hochdruckseitigem Zulauf 22 und gedrosseltem und gesteuertem Ablauf 23 zur Niederdruckseite wird bei Freigabe der Verbindung des Ablaufes 23 zum Rücklauf gemäß Pfeil 5 verbunden mit dem Druckabbau im Steuerraum 9 das Steuerraumvolumen durch die mit dem Öffnen der Düsennadel 15 verbundene, gleich gerichtete Hubbewegung des Steuerkolbens 13 verringert und ein entsprechendes Volumen auf den Rücklauf 5 abgedrängt. Im Weiteren bleibt die mit dem Öffnen des Ventilgliedes 8 geschaffene Kurzschlussverbindung, ungeachtet der Drosselung im Zulauf 22 und im Ablauf 23, offen, bis das Ventilglied 8 umgesteuert wird. Die offene Durchlaufverbindung bedingt erhebliche Leckverluste.
  • Fig. 2 und 3 veranschaulichen in einer stark vereinfachten Schemadarstellung ausschnittsweise eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Bereiches A, wobei ungeachtet baulicher Abweichungen für entsprechende Teile gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet sind und wobei die diesbezüglich geschilderten Funktionen und Ausgestaltungen nicht an eine Gestaltung des Injektors 1 gemäß Fig. 1 gebunden sind, so beispielsweise an den modularen Aufbau des Injektors 1 oder dergleichen.
  • So ist mit 8 das Ventilglied des Steuerventiles bezeichnet, und mit 13 der Steuerkolben. Der Steuerkolben 13 ist hubbeweglich in der Bohrung 12 geführt, und grenzt mit der Bohrung 12 und der die Bohrung 12 überdeckenden Stirnwand 10 den Steuerraum 9 ab, wobei der Steuerraum 9 angrenzend an die Stirnwand 10 im Durchmesser durch eine radiale Erweiterung 27 der Bohrung 12 vergrößert ist, so dass ein ringförmiger Freiraum, insbesondere ein zylindrischer Ringraum um das der Stirnwand 10 gegenüberliegende, stirnseitige Ende des Steuerkolbens 13 gegeben ist. Im radialen Überdeckungsbereich zur Stirnseite 28 des Kolbens 13 liegt der Öffnungsquerschnitt 29 des Zulaufes 22 auf den Steuerraum 9. Im Zulauf 22 liegt eine Drossel 30. Der Ablauf 23 weist einen steuerraumseitigen Öffnungsquerschnitt 31 auf. Dem Ablauf 23 ist eine Drossel 32 zugeordnet, die im Ausführungsbeispiel durch eine Bohrung in einer Sitz-platte 33 gebildet ist, die von dem im Ausführungsbeispiel mit einer flachen Sperrfläche 34 versehenen Ventilglied 8 in dessen Schließlage abgedeckt und verschlossen wird.
  • Zwischen dem Steuerkolben 13 und der Stirnwand 10 wird bei Druckentlastung des Steuerraumes 9 und entsprechender Hubverlagerung des Steuerkolbens 13 gegen die Stirnwand 10 eine Anschlagbegrenzung 35 gebildet, die der Randzone 36 des Steuerkolbens 13 im Übergang zwischen Stirnwand 10 und Stirnseite 28 zugeordnet ist, wobei diese beispielsweise dadurch gebildet ist, dass innerhalb der Randzone 36, wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, der Kolben 13 stirnseitig zurückgenommen ist. In analoger Weise könnte eine entsprechende Ausbildung auch der Stirnwand 10 zugeordnet sein. Die stirnseitige, gegenüber der Randzone 36 axial zurückgenommene Ausbildung des Steuerkolbens 13 führt in der der Öffnungslage des Ventilgliedes 8 entsprechenden, in Fig. 2 dargestellten oberen Grenzlage des Steuerkolbens 13 zur Bildung eines durch die gegebenenfalls schneidenförmige, durch den Rand des Kolbens 13 gebildete Anschlagbegrenzung 35 randumschlossenen flachen Spaltraumes 37, dessen Tiefe in den Figuren überzeichnet dargestellt ist und der radial nach außen gestuft oder verlaufend in die Randzone 36 übergeht.
  • Diese Ausgestaltung hat in Verbindung mit der Ausmündung (Öffnungsquerschnitt 29) des Zulaufes 22 auf den von der Anschlagbegrenzung 35 umschlossenen Ringraum zur Folge, dass bei Öffnung des Ablaufes 23 über das Ventilglied 8 entgegen dem Rücklauf (Pfeil 5) und die auf Grund der Druckbeaufschlagung in der Düsennadel 15 in Öffnungsrichtung erfolgende Hubbewegung des Steuerkolbens 13 gegen die Stirnwand 10 der Steuerkolben 13 gegen ein durch den nach wie vor offenen Zulauf 22 gespeistes Druckpolster anläuft, so dass auch bei der angestrebten, nahezu schlagartigen Öffnungsbewegungen der Düsennadel 15 diese in der Endphase gedämpft abgefangen wird, da die Anschlagbegrenzung 35 die Funktion eines Quetschspaltes hat. Entsprechend dieser Funktion bildet die Anschlagbegrenzung 35 im Regelfall auch keine absolute Dichtgrenze, sondern mehr einen Drosselspalt, der zunächst die Leckage bei geöffnetem Ventilglied wesentlich reduziert. Darüber hinaus wird dadurch aber auch sichergestellt, dass beim Schließen des Ventilgliedes 8 das Spaltvolumen nahezu schlagartig auf das Druckniveau des Zulaufes 22 angehoben wird, wobei die erfindungsgemäße Ausgestaltung auch die Voraussetzung dafür bietet, dass die Stirnfläche 25 des Steuerkolbens 13 ohne merkbare Zeitverzögerung vollständig beaufschlagt wird. Zudem verhindert die erfindungsgemäße Lösung, dass in der Öffnungsphase des Ventilgliedes 8 das zwischen Stirnwand 10 und Stirnfläche 25 abströmende, unter Hochdruck stehende Einspritzmedium - entsprechend dem hydrodynamischen Paradoxon - zu einem Anhaften des Steuerkolbens 13 mit seiner Stirnfläche 25 an der Stirnwand 10 führt, was sich beim Umsteuern des Ventilgliedes 8 von der Öffnungs- in die Schließlage verzögernd auf das angestrebte, nahezu schlagartige Schließen der Düsennadel 15 durch eine entsprechende Verlagerung des Steuerkolbens 13 auswirken würde.
  • Durch die Erfindung wird somit mit einfachen Mitteln eine Lösung geschaffen, die sowohl die Leckage reduziert als auch die Betriebssicherheit durch Verschleißverminderung erhöht.
  • Die angestrebte "Quetschspaltbildung" und Dämpfungsfunktion lässt sich im Rahmen der Erfindung auch dadurch erreichen bzw. verbessern, dass der ringförmige, durch die radiale Erweiterung 27 gebildete Freiraum nicht bis an die Stirnwand 10 durchgezogen ist, so dass eine Ringstufe 38 entsteht, in die der Steuerkolben 13 beim Anfahren seiner oberen Endlage eintaucht. Hierdurch ergibt sich trotz nur geringer axialer Überlappung ein radial schmaler Durchströmspalt, und eine entsprechende Dämpfung. Die beispielhaft in Fig. 3 angedeutete Ringstufe 38 ist zur besseren Erkennbarkeit abweichend vom in Fig. 2 und Fig. 3 schematisch dargestellten, die Zylinderbohrung 12 aufnehmenden Körper schraffiert, wird zweckmäßigerweise aber einstückig mit diesem Körper ausgebildet, so beispielsweise bezogen auf eine Übersichtsdarstellung gemäß Figur 1, einstückig mit der Zwischenplatte 11.

Claims (10)

  1. Einspritzinjektor für Brennkraftmaschinen, insbesondere für mit Diesel oder Schweröl als Einspritzmedium betriebene Brennkraftmaschinen, mit einem einem Hauptstromventil vorgelagerten Steuerventil, das einen Steuerraum (9) aufweist, der axial gegenüberliegend zu einer Stirnwand (10) über einen in einer Bohrung (12) geführten, in Richtung auf die Stirnwand anschlagbegrenzt verschieblichen Steuerkolben (13) volumenveränderlich abgegrenzt ist und der in der Verbindung zwischen einem gedrosselten Zulauf (22) und einem gedrosselten und gesteuerten Ablauf (23) liegt, von deren Öffnungsquerschnitten zum Steuerraum (9) der eine stirnwandseitig in Überdeckung zur Stirnseite des Steuerkolbens (13) und der andere radial außerhalb des stirnseitigen Umfangs des Steuerkolbens (13) liegt, wobei die Anschlagbegrenzung (35) einer Randzone (36) des Steuerkolbens (13) stirnseitig zugeordnet ist, einen zwischen der Stirnwand (10) des Steuerraumes (9) und dem Steuerkolben (13) verbleibenden, radial innerhalb der Anschlagbegrenzung (35) liegenden Spaltraum (37) umgrenzt und eine Drosselstelle im Übergang zwischen Zulauf (22) und Ablauf (23) beinhaltet,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Zulauf (22) stirnwandseitig radial innerhalb der Anschlagbegrenzung (35) auf den Spaltraum (37) ausmündend vorgesehen ist, und dass die Anschlagbegrenzung (35) bei geöffnetem Ventilglied (8) einen Drosselspalt bildet.
  2. Einspritzinjektor nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Spaltraum (37) von einer stirnseitigen Vertiefung des Steuerkolbens (13) gebildet ist.
  3. Einspritzinjektor nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Spaltraum (37) von einer stirnwandseitigen Vertiefung gebildet ist.
  4. Einspritzinjektor nach Anspruch 2 der 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vertiefung in einen der Anschlagbegrenzung (35) zugeordneten Anschlagrand, Randzone (36), einläuft.
  5. Einspritzinjektor nach einem der Ansprüche 2 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vertiefung gegen einen der Anschlagbegrenzung (35) zugeordneten Anschlagrand, Randzone (36), stufig abgesetzt ist.
  6. Einspritzinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen Steuerkolben (13) und aufnehmender Bohrung (12) im der Anschlagbegrenzung (35) benachbarten Axialbereich ein ringförmiger Freiraum, Erweiterung (27), vorgesehen ist.
  7. Einspritzinjektor nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Freiraum durch einen im Durchmesser reduzierten Axialbereich des Steuerkolbens (13) gebildet ist.
  8. Einspritzinjektor nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Freiraum, Erweiterung (27), durch einen im Durchmesser erweiterten Axialbereich der den Steuerkolben (13) aufnehmenden Bohrung (12) gebildet ist.
  9. Einspritzinjektor nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Ablauf (23) vom Freiraum, Erweiterung (27), ausgehend vorgesehen ist.
  10. Einspritzinjektor nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der ringförmige Freiraum, Erweiterung (27), mit Abstand zur Stirnwand (10) endet, derart, dass der Steuerkolben (13) in seiner oberen Endlage in eine axiale Überdeckungslage zur dadurch gebildeten Ringstufe (38) einläuft.
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