EP1692393B1 - Injektor zur einspritzung von kraftstoff in brennräume von brennkraftmaschinen, insbesondere piezoaktorgesteuerter common-rail-injektor - Google Patents

Injektor zur einspritzung von kraftstoff in brennräume von brennkraftmaschinen, insbesondere piezoaktorgesteuerter common-rail-injektor Download PDF

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EP1692393B1 EP04786749A EP04786749A EP1692393B1 EP 1692393 B1 EP1692393 B1 EP 1692393B1 EP 04786749 A EP04786749 A EP 04786749A EP 04786749 A EP04786749 A EP 04786749A EP 1692393 B1 EP1692393 B1 EP 1692393B1
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    • F02M2547/001—Control chambers formed by movable sleeves

Definitions

  • the invention relates to an injector according to the preamble of patent claim 1.
  • a CR injector of the aforementioned kind is by the DE 199 36,668-A1 known.
  • a similar injector shows the DE ... (R.302723).
  • injectors require a comparatively high design effort on the sealing surfaces, in particular in the high-pressure area.
  • the object of the invention is to reduce the cost of the sealing surfaces.
  • the object is achieved in an injector of the type described by the characterizing features of claim 1.
  • valve plate in the booster piston receiving holding body is effected.
  • the entire system is thereby considerably simplified and allows a cheaper production of the injector.
  • the drawing shows - in partial view - an embodiment of a CR injector, in vertical longitudinal section.
  • a sleeve-shaped translator housing 11 is arranged with a remote centric axial bore 12 in which a piezoelectric actuator 13 and a booster piston 14 are received axially displaceable. Between the piezoelectric actuator 13 and the booster piston 14, a booster chamber 15 is formed.
  • the piezoelectric actuator 13 (which is connected in a conventional and therefore not shown manner to an electrical power supply) is biased by a translator housing 11 enclosing, designed as a tube spring biasing spring 16 in the direction of arrow 17, ie against the direction of action of the piezoelectric actuator 13.
  • a total of 18 numbered valve plate is formed, which receives a control valve 20 in a stepped axial bore 19.
  • valve plate 18 together with the booster housing 11 forms a one-piece component, so that - on a designated 21 level - the need for a seal (compared to the booster housing 11) is eliminated.
  • Translator housing 11 and valve plate 18 are received in a continuous, offset at 22 central axial bore 23 of a cylindrical holder body 24.
  • the cylindrical holding body 24 in turn is fitted in the injector body 10.
  • the valve plate 18 has a release 26 on its underside. The resulting reduced sealing surface diameter is designated d.
  • a translator housing 11 enclosing, designed as a tube spring biasing member 27 is provided, which pressurizes the valve plate 18 at 28 and the back of the shoulder 22 of the axial bore 23 of the holder body 24th supported.
  • a high-pressure channel 29 is incorporated into the holding body 24, which is in hydraulic communication via a high-pressure connection (not shown) with a high-pressure fuel accumulator (also known as common rail).
  • the high-pressure channel 29 opens out at the lower end face of the holding body 24 and is hydraulically connected there to a hole 30 incorporated in the throttle plate 25.
  • a total of 33 numbered nozzle needle is arranged axially movable.
  • a lower, tapered end of the nozzle needle 33 may be conical and cooperates with the valve seat forming the lower end of the longitudinal recess 32 together (not shown).
  • the high-pressure fuel passes - via an annular space 34 - in the longitudinal recess 32 of the nozzle body 31 and thus to the nozzle exit.
  • the nozzle needle 33 is surrounded at its upper end by a sleeve part 35 - leaving an annular gap 36 - which is supported with its cutting-shaped upper end 37 at the bottom of the throttle plate 25.
  • An inserted into an annular groove 38 of the nozzle needle 33 snap ring 39 carries a retaining washer 40.
  • a prestressed helical compression spring 41 which exerts a force on the nozzle needle 33 in the direction of arrow 42, ie in the closed position of the nozzle needle 33 ,
  • the drawing also makes clear that from the annulus 34 under high pressure fuel on the one hand - via a bore 43 - in a valve chamber 44 of the control valve 20, on the other hand - passes through the annular gap 36 - in a control chamber 45.
  • the control chamber 45 reaches its maximum volume at the closed position of the nozzle needle 33, which closes with its end the nozzle outlet (not shown). In the closed position, the nozzle needle 33 is held on the one hand by the pressure prevailing in the control chamber 45 fluid pressure and the other by the compression spring 41.
  • a further bore 46 is incorporated, which is on the one hand - via bore 30 and annular space 34 - with the high-pressure passage 29 and on the other hand - via a throttle bore 47 - with the control valve 20 in hydraulic operative connection.
  • the throttle bore 47 acts as an inlet and outlet throttle.
  • a space 48 is formed between the booster piston 14 and the control valve 20, a space 48 is formed.
  • a transverse bore 49 is incorporated in the translator housing 11, which serves the leakage return.

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Injektor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Ein CR-Injektor der vorbezeichneten Art ist durch die DE 199 36.668-A1 bekannt geworden. Einen ähnlichen injektor zeigt auch die DE ... (R.302723). Ein CR-Injektor, bei dem der Übersetzerkolben durch einen Piezoaktor betätigt wird, geht aus der DE 195 19 191 C2 hervor.
  • Generell erfordern derartige Injektoren einen vergleichsweise hohen konstruktiven Aufwand an den Dichtflächen, insbesondere im Hochdruckbereich.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufwand an den Dichtflächen zu reduzieren.
    • Vorteile der Erfindung
  • Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Injektor der eingangs bezeichneten Gattung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des Grundgedankens der Erfindung können den Patentansprüchen 2-10 entnommen werden.
  • Durch die Erfindung wird eine Integration der Ventilplatte in den den Übersetzerkolben aufnehmenden Haltekörper bewirkt. Dies bedeutet vorteilhafterweise einen Wegfall einer kompletten Dichtebene. Das gesamte System wird dadurch wesentlich vereinfacht und erlaubt eine kostengünstigere Herstellung des Injektors.
    • Zeichnung
  • Zur näheren Veranschaulichung der Erfindung dient ein Ausführungsbeispiel, das in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden detailliert beschrieben ist. Die Zeichnung zeigt - in Teildarstellung - eine Ausführungsform eines CR-Injektors, im vertikalen Längsschnitt.
    • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • Es bezeichnet 10 einen lnjektorkörper eines - insbesondere zum Einsatz in Dieselmotoren vorgesehenen - CR-Injektors. In dem Injektorkörper 10 ist ein hülsenförmiges Übersetzergehäuse 11 mit einer abgesetzten zentrischen Axialbohrung 12 angeordnet, in der ein Piezoaktor 13 und ein Übersetzerkolben 14 axial verschieblich aufgenommen sind. Zwischen dem Piezoaktor 13 und dem Übersetzerkolben 14 ist ein Übersetzerraum 15 ausgebildet. Der Piezoaktor 13 (der in üblicher und daher nicht gezeigter Weise an eine elektrische Stromversorgung angeschlossen ist) wird durch eine das Übersetzergehäuse 11 umschließende, als Rohrfeder ausgebildete Vorspannfeder 16 in Pfeilrichtung 17, also entgegen der Wirkungsrichtung des Piezoaktors 13, vorgespannt.
  • In axialer Verlängerung des Übersetzergehäuses 11 ist eine insgesamt mit 18 bezifferte Ventilplatte ausgebildet, die in einer abgesetzten Axialbohrung 19 ein Steuerventil 20 aufnimmt.
  • Eine wesentliche Besonderheit besteht darin, dass die Ventilplatte 18 zusammen mit dem Übersetzergehäuse 11 ein einstückiges Bauteil bildet, so dass - auf einer mit 21 bezeichneten Ebene - die Notwendigkeit einer Abdichtung (gegenüber dem Übersetzergehäuse 11) entfällt. Übersetzergehäuse 11 und Ventilplatte 18 sind in einer durchgehenden, bei 22 abgesetzten zentrischen Axialbohrung 23 eines zylindrischen Haltekörpers 24 aufgenommen. Der zylindrische Haltekörper 24 wiederum ist in den Injektorkörper 10 eingepasst.
  • Unterhalb von Haltekörper 24 und Ventilplatte 18 und dichtend mit diesen Bauteilen verbunden ist ein scheibenförmiges Abschlussteil 25 - im Folgenden mit "Drosselscheibe" bezeichnet - angeordnet. Um die Dichtfläche der Ventilplatte 18 gegenüber der angrenzenden Drosselscheibe 25 zu verkleinern und dadurch die erforderlichen Abdichtkräfte entsprechend zu reduzieren, besitzt die Ventilplatte 18 an ihrer Unterseite eine Freisetzung 26. Der hierdurch entstehende reduzierte Dichtflächendurchmesser ist mit d bezeichnet. Um den für eine wirksame Abdichtung der Bauteile 18 und 25 gegeneinander erforderlichen Anpressdruck zu erzeugen, ist ein das Übersetzergehäuse 11 umschließendes, als Rohrfeder ausgebildetes Vorspannelement 27 vorgesehen, welches die Ventilplatte 18 bei 28 druckbeaufschlagt und sich rückseitig am Absatz 22 der Axialbohrung 23 des Haltekörpers 24 abstützt.
  • Wie des Weiteren aus der Zeichnung hervorgeht, ist in den Haltekörper 24 ein Hochdruckkanal 29 eingearbeitet, der- über einen (nicht gezeigten) Hochdruckanschluss - mit einem (ebenfalls nicht dargestellten) Kraftstoff-Hochdruckspeicher (sog. Common-Rail) in hydraulischer Verbindung steht. Der Hochdruckkanal 29 mündet an der unteren Stirnfläche des Haltekörpers 24 aus und ist dort mit einer in die Drosselscheibe 25 eingearbeiteten Bohrung 30 hydraulisch verbunden.
  • An die Drosselscheibe 25 schließt sich - dichtend - ein Düsenkörper 31 mit einer zentrischen Längsausnehmung 32 an, die sich an ihrem unteren (in der Zeichnung nicht gezeigten) Ende zu einem Düsenaustritt verengt.
  • In der Längsausnehmung 32 ist eine insgesamt mit 33 bezifferte Düsennadel axial beweglich angeordnet. Ein unteres, verjüngtes Ende der Düsennadel 33 kann konisch ausgebildet sein und wirkt mit dem einen Ventilsitz bildenden unteren Ende der Längsausnehmung 32 zusammen (nicht dargestellt).
  • Durch die Bohrung 30 gelangt der unter Hochdruck stehende Kraftstoff - über einen Ringraum 34 - in die Längsausnehmung 32 des Düsenkörpers 31 und damit zum Düsenaustritt.
  • Wie weiterhin aus der Zeichnung hervorgeht, ist die Düsennadel 33 an ihrem oberen Ende von einem Hülsenteil 35 - unter Freilassung eines Ringspalts 36 - umgeben, das sich mit seinem schneidenförmig ausgebildeten oberen Ende 37 an der Unterseite der Drosselscheibe 25 abstützt. Ein in eine Ringnut 38 der Düsennadel 33 eingesetzter Sprengring 39 trägt eine Haltescheibe 40. Zwischen dem Hülsenteil 35 und der Haltescheibe 40 sitzt eine vorgespannte Schraubendruckfeder 41, die auf die Düsennadel 33 eine Kraft in Pfeilrichtung 42, also in Richtung Schließstellung der Düsennadel 33, ausübt.
  • Die Zeichnung macht des Weiteren deutlich, dass aus dem Ringraum 34 unter Hochdruck stehender Kraftstoff einerseits - über eine Bohrung 43 - in einen Ventilraum 44 des Steuerventils 20, andererseits - über den Ringspalt 36 - in einen Steuerraum 45 gelangt. Der Steuerraum 45 erreicht sein maximales Volumen bei der Schließstellung der Düsennadel 33, wobei diese mit ihrem Ende den Düsenaustritt verschließt (nicht gezeigt). In der Schließstellung wird die Düsennadel 33 zum einen durch den im Steuerraum 45 herrschenden Flüssigkeitsdruck und zum anderen durch die Druckfeder 41 gehalten.
  • In die Drosselscheibe 25 ist eine weitere Bohrung 46 eingearbeitet, die einerseits - über Bohrung 30 und Ringraum 34 - mit dem Hochdruckkanal 29 und andererseits - über eine Drosselbohrung 47 - mit dem Steuerventil 20 in hydraulischer Wirkverbindung steht. Die Drosselbohrung 47 fungiert als Zu- und Ablaufdrossel. Zwischen Übersetzerkolben 14 und Steuerventil 20 ist ein Raum 48 ausgebildet. In diesem Bereich ist eine Querbohrung 49 in das Übersetzergehäuse 11 eingearbeitet, die der Leckagerückführung dient.

Claims (10)

  1. Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen, insbesondere piezoaktorgesteuerter Common-Rail-Injektor, mit in einem Injektorkörper (10) angeordneten Steuermitteln (17), vornehmlich einem Piezoaktor (13), die über mindestens einen Übersetzerkolben (14) ein in einer Ventilplatte (18) aufgenommenes Steuerventil (20) betätigen, mit einem Düsenkörper (31), an dessen brennraumseitigem (freien) Ende ein Düsenaustritt ausgebildet ist, mit einer Düsennadel (33), die in einer Längsausnehmung (32) des Düsenkörpers (31) axial beweglich bzw. betätigbar angeordnet ist, mit einer das rückwärtige (vom Düsenaustritt abgewandte) Ende der Längsausnehmung (32) abschließenden, zwischen Düsenkörper (31) und Steuerventil (20) angeordneten Drosselscheibe (25), die einen Öffnungsanschlag für die Düsennadel (33) bildet, hierbei mit der rückseitigen (vom Düsenaustritt abgewandten) Stirnfläche der Düsennadel (33) zusammenwirkt und damit den Öffnungshub der Düsennadel (33) begrenzt, und mit einem zwischen der rückwärtigen Düsennadel-Stirnfläche und der Drosselscheibe (25) ausgebildeten Steuerraum (45), der mit einem der Kraftstoffzuführung dienenden Druckanschluss (29) in hydraulischer Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass im Injektorkörper (10) ein zylindrischer Haltekörper (24) angeordnet ist, der den (die) Übersetzerkolben (14) und die das Steuerventil (20) enthaltende Ventilplatte (18) aufnimmt.
  2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (18) in eine zentrische Axialbohrung (23) des Haltekörpers (24) eingepasst ist.
  3. Injektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Axialbohrung (23) des Haltekörpers (24), oberhalb der Ventilplatte (18), ein Übersetzergehäuse (11) angeordnet ist, das in einer zentrischen Axialbohrung (12) den (die) Übersetzerkolben (14) und einen Piezoaktor (13) aufnimmt.
  4. Injektor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (24) mit seiner düsenkörperseitigen (unteren) Stirnfläche an einer angrenzenden (oberen) Stirnfläche der Drosselscheibe (25) plan und dichtend anliegt.
  5. Injektor nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (18) durch ein Vorspannelement (27) gegen die obere Stirnfläche der Drosselscheibe (25) dichtend verspannt ist.
  6. Injektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich das die Ventilplatte (18) gegen die Drosselscheibe (25) drückende Vorspannelement (27) rückseitig an einem Absatz (22) der Axialbohrung (23) des Haltekörpers (24), und damit am Haltekörper (24), abstützt.
  7. Injektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (18) an ihrer drosselscheibenseitigen (unteren) Stirnfläche eine Freisetzung (26) aufweist, die zur Verkleinerung der Dichtfläche der Ventilplatte (18) gegenüber der Drosselscheibe (25) dient.
  8. Injektor nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorspannelement eine Rohrfeder (27) dient, die in der Axialbohrung (23) des Haltekörpers (24), hierbei das Übersetzergehäuse (11) auf einem Teil seiner Länge umschließend, angeordnet ist.
  9. Injektor nach Anspruch 5, 6 oder 7, mit einem im Injektorkörper (10) durch eine Feder (16) vorgespannten Piezoaktor (13), dadurch gekennzeichnet, dass als Vorspannelement für die Ventilplatte (18) zugleich die Vorspannfeder (16) des Piezoaktors (13) dient.
  10. Injektor nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Übersetzergehäuse (11) und Ventilplatte (18) ein einstückiges Bauteil bilden.
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