EP1831537A1 - Injektor eines kraftstoffeinspritzsystems einer brennkraftmaschine - Google Patents

Injektor eines kraftstoffeinspritzsystems einer brennkraftmaschine

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EP1831537A1
EP1831537A1 EP05808118A EP05808118A EP1831537A1 EP 1831537 A1 EP1831537 A1 EP 1831537A1 EP 05808118 A EP05808118 A EP 05808118A EP 05808118 A EP05808118 A EP 05808118A EP 1831537 A1 EP1831537 A1 EP 1831537A1
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EP
European Patent Office
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valve body
valve
inj ector
control valve
stepped bore
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EP05808118A
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EP1831537B1 (de
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Rudolf Heinz
Wolfgang Stoecklein
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Application granted granted Critical
Publication of EP1831537B1 publication Critical patent/EP1831537B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • 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
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • 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
    • 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
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0045—Three-way valves

Definitions

  • the invention relates to an Inj ector for a
  • control valve for opening and closing a nozzle needle
  • control valve has a valve body with a valve cone which cooperates with a valve seat of a housing of the control valve.
  • Valve body pressed by a closing spring against a punch of an actuator and centered over the valve seat.
  • control valve for opening and closing a nozzle needle
  • the control valve comprises a housing and an actuator, wherein in the housing a stepped bore is formed with a spring chamber for receiving a valve body, wherein a portion of the stepped bore as an inlet and a portion of the stepped bore as Outlet are formed, and with a first valve seat, wherein the valve body has a valve cone cooperating with the first valve seat, and wherein the valve body arranged by a in the spring chamber Closing spring is pressed against the punch of an actuator, it is provided that the valve body is guided at least in a portion of the stepped bore, and wherein in this section one or more passages for the control amount of Inj ector are present.
  • valve body is guided at least in a portion of the stepped bore, it is ensured that the valve cone of the valve body always impinges almost centric and slip arm on the valve seat of the housing. This avoids, first, local overstressing of the valve plug and valve seat, and reduces wear of the valve seat and poppet. Both effects cause the valve lift changes only slightly during operation of the internal combustion engine, so that the operating behavior of the internal combustion engine remains approximately the same over the entire life.
  • the game between stepped bore and the guide portion of the valve body is so large that the valve body in the closed position of the control valve centered on the valve seat of the housing, as only then closes the control valve tight.
  • an inlet of the control valve is in communication with a control chamber of the injector, while an outlet of the control valve communicates with a fuel return.
  • the closing spring on the Valve body acts counter to the actuation direction of the actuator. This ensures that the valve body always occupies a defined position and the control valve is closed when the actuator is de-energized.
  • the closing spring is at least indirectly supported against the housing and a spring plate of the valve member.
  • the guidance of the valve body can preferably take place in the region of the outlet and / or in the region of the spring chamber. It is alternatively possible that the valve body is guided on the spring plate or that a sleeve is provided in the spring chamber and that the valve body is guided by the sleeve.
  • the passages are alternatively designed as grooves, flattenings and / or longitudinal bores extending in the longitudinal direction of the valve body.
  • the housing can be made in two parts.
  • the control valve can be integrated both as a separate component and in the injector.
  • the housing of the control valve is at the same time the housing of the Inj ector.
  • the control valve can be designed as a 2/3-way control valve.
  • the valve body can be actuated by a piezoactuator.
  • a piezoactuator As a result, extremely fast control movements are possible.
  • the seat in the housing and the valve plug on the valve body does not wear appreciably, despite the short travel of a piezoelectric actuator, the function of the control valve over the entire life of the internal combustion engine guaranteed.
  • the injector according to the invention is preferably used in common rail fuel injection systems.
  • Figure 1 is a schematic representation of an Inj ector and Figures 2 to 5 embodiments of inventive control valves.
  • FIG. 1 shows an injector with a control valve 15 according to the invention.
  • Fuel is passed through a feed channel 5 to an injection nozzle 7 and through an inlet throttle 9 into a control chamber 11 via a high-pressure port 1.
  • the control chamber 11 is connected via a drain channel 12 and an outlet throttle 13 with a fuel return 17.
  • a bypass 14 establishes a hydraulic connection between the inlet channel 5 and an input of the control valve 15.
  • the control chamber 11 is bounded by a control piston 19.
  • a nozzle needle 21 connects, which prevents the pressurized fuel flows between the injections in the combustion chamber, not shown.
  • Control piston 19 and nozzle needle 21 may also be made in one piece.
  • the nozzle needle 21 has a change in cross section from a larger diameter 25 to a smaller diameter 27. With its larger diameter 25, the nozzle needle 21 is guided in a sleeve 28.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a inventive control valve 15 shown enlarged.
  • the two-part housing which consists of the parts 29a and 29b, has a stepped bore 41.
  • a first portion 41 a of the stepped bore forms the bypass 14 of the control valve 15.
  • This bypass 14 is hydraulically connected to the inlet channel 5 of the Inj ector (not shown).
  • a second portion 41b forms a spring space, while a third portion 41c of the stepped bore 41 forms the outlet of the control valve 15. This outlet is hydraulically connected to the fuel return 17 (see FIG. 1).
  • Outflow channel 12 begins in the control room 11 of the Inj ector.
  • a first valve seat 43 is formed between the sections 41b and 41c of the stepped bore 41.
  • a valve cone 47 is formed, which cooperates with the first valve seat 43.
  • a stub 49 is formed on the valve body 45, which abuts with its end face against a plunger 51 of a piezoelectric actuator (not shown).
  • a piezoelectric actuator not shown below the valve cone 47.
  • the piezoelectric actuator (not shown) is not energized, so that the valve cone 47 of the valve body 55 rests against the first valve seat.
  • the control valve 15 closed.
  • the valve body 45 is thus clamped between the punch 51 and the closing spring 55.
  • the illustrated in Figure 2 embodiment of a control valve 15 according to the invention is designed as a double-switching control valve.
  • formed as a flat seat second valve seat 57 is formed at the transition between the first portion 41 a and 41 b of the stepped bore 41.
  • This second valve seat 57 cooperates with an end face 59 of the valve body 45.
  • Valve seat 57 the outlet throttle 13 is opened.
  • valve body 45 When the valve body 45 is held in this second switch position (not shown), the hydraulic connection is between the drain throttle 13 and the fuel return 17 is opened. As long as this hydraulic connection is made, the nozzle needle 21 of the Inj ector lifts from its nozzle needle seat, so that fuel is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the spring plate 53 is tuned in diameter to the diameter of the second portion 41b of the stepped bore 41 that a very small gap "s" between the spring plate 53 and the second portion 41b of the stepped bore
  • This gap s is dimensioned such that the valve body 45 is guided laterally, so that the valve cone 47 always impinges on exactly the same point of the valve seat 43 when the control valve 15 is closed, thereby preventing the slip and thus the wear on the valve cone 47 and first valve seat 43 significantly reduced.
  • the gap "s" must be dimensioned so large that the valve cone 47 centers itself in the first valve seat 43.
  • the guidance of the valve body 45 on the outer diameter of the spring plate 53 is merely intended to prevent the valve body 45 from being deflected appreciably laterally should happen during operation of the internal combustion engine the poppet 47 eccentrically impinge on the valve seat 43, which may result in local overstress.
  • the closing spring 45 By the force of the closing spring 45, the valve body 45 would then be centered in the first valve seat 43. The resulting
  • FIGS. 2b and 2c show further embodiments of passages according to the invention.
  • four radially arranged grooves 63 are provided in the spring plate 53, while in the exemplary embodiment according to FIG. 2c four holes 65 are present in the spring plate 53.
  • valve body 45 is guided in the third section 41 c of the stepped bore 41.
  • Diameter of the stub 49 is chosen so that again sets a gap "s" between the stub 49 and the third portion 41c of the stepped bore 41. Again, it has proved to be advantageous if the gap s is less than 0.05 mm.
  • FIGS. 3a and 3b show sectional views along the line B-B of two different types of stub 49 according to the invention.
  • Flats 61 are provided in the exemplary embodiment according to FIG. 3a, while grooves 63 are provided in the exemplary embodiment according to FIG. 3b and extend over the entire length of the guide section between the stub 49 and the third section 41c of the stepped bore 41.
  • the invention is not limited to the explicitly illustrated forms of the flats 61, the grooves 63 and the holes 65.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a control valve 15 according to the invention.
  • the valve body 45 is guided in the region of the portion 41 b of the stepped bore through a sleeve 67.
  • the sleeve 67 is designed as a ring with approximately square cross section, while on the left side of the sleeve 67 has an L-shaped cross-section.
  • the essential difference between these two embodiments is the overlap Hi and H 2 between the valve body 45 and the sleeve 67th
  • 45 longitudinal grooves 63 are provided in the sleeve 67 and / or the valve body.
  • two different shapes of cross sections of the grooves 63 are shown. Which of these forms is given preference depends on the space available and the amount of tax to be deducted.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of a control valve 15 according to the invention.
  • the sleeve 67 is disposed between the spring plate 53 and the closing spring 55.
  • two different forms of sleeves 67 are shown on the right and on the left side. Both embodiments have in common that the passages are designed in the form of grooves 63.
  • grooves 63 are additionally provided in the valve body.
  • the spring plate 53 bores 65 which also serve to discharge the control and leakage amount from the Inj ector (not shown) through the control valve 15 into the fuel return 17.

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Description

Inj ektor eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Inj ektor für eine
Brennkraftmaschine mit einem Steuerventil zum Öffnen und Schließen einer Düsennadel, wobei das Steuerventil einen Ventilkörper mit einem Ventilkegel aufweist, der mit einem Ventilsitz eines Gehäuses des Steuerventils zusammenwirkt . Bei diesem Inj ektor wird der
Ventilkörper von einer Schließfeder gegen einen Stempel eines Aktors gepresst und über den Ventilsitz zentriert .
Bei einem erfindungsgemäßen Inj ektor für eine
Brennkraftmaschine mit einem Steuerventil zum Öffnen und Schließen einer Düsennadel, wobei das Steuerventil ein Gehäuse und einen Aktor umfasst, wobei in dem Gehäuse eine Stufenbohrung mit einem Federraum zur Aufnahme eines Ventilkörpers ausgebildet ist, wobei ein Abschnitt der Stufenbohrung als Einlass und ein Abschnitt der Stufenbohrung als Auslass ausgebildet sind, und mit einem ersten Ventilsitz , wobei der Ventilkörper einen mit dem ersten Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilkegel aufweist, und wobei der Ventilkörper von einer in dem Federraum angeordneten Schließfeder gegen den Stempel eines Aktors gepresst wird, ist vorgesehen, dass der Ventilkörper mindestens in einem Abschnitt der Stufenbohrung geführt ist, und wobei in diesem Abschnitt ein oder mehrere Durchlässe für die Steuermenge des Inj ektors vorhanden sind.
Vorteile der Erfindung
Dadurch, dass der Ventilkörper mindestens in einem Abschnitt der Stufenbohrung geführt wird, ist gewährleistet, dass der Ventilkegel des Ventilkörpers immer nahezu zentrisch und schlupfarm auf den Ventilsitz des Gehäuses auftrifft . Dadurch werden erstens lokale Überbeanspruchungen von Ventilkegel und Ventilsitz vermieden und es wird der Verschleiß von Ventilsitz und Ventilkegel verringert . Beide Effekte führen dazu, dass sich der Ventilhub im Betrieb der Brennkraftmaschine nur geringfügig ändert, so dass das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine über die gesamte Lebensdauer annähernd gleich bleibt . Dabei ist das Spiel zwischen Stufenbohrung und dem Führungsabschnitt des Ventilkörpers so groß zu wählen, dass sich der Ventilkörper in der Schließstellung des Steuerventils am Ventilsitz des Gehäuses zentriert, da nur dann das Steuerventil dicht schließt .
Vorteilhafte Varianten des erfindungsgemäßen Inj ektors sehen vor, dass ein Einlass des Steuerventils mit einem Steuerraum des Inj ektors in Verbindung steht, während ein Auslass des Steuerventils mit einem Kraftstoffrücklauf in Verbindung steht .
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schließfeder auf den Ventilkörper entgegen der Betätigungsrichtung des Aktors einwirkt . Dadurch ist gewährleistet, dass der Ventilkörper stets eine definierte Position einnimmt und das Steuerventil bei stromlos geschaltetem Aktor geschlossen wird.
Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Schließfeder sich mindestens mittelbar gegen das Gehäuse und einen Federteller des Ventilglieds abstützt .
Die Führung des Ventilkörpers kann bevorzugt im Bereich des Auslasses und/oder im Bereich des Federraums erfolgen . Dabei ist es alternativ möglich, dass der Ventilkörper am Federteller geführt wird oder dass im Federraum eine Hülse vorgesehen ist und dass der Ventilkörper von der Hülse geführt wird.
Damit die Steuermenge das erfindungsgemäße Steuerventil trotz der Führung des Ventilkörpers in dem Gehäuse durchströmen kann, sind die Durchlässe alternativ als in Längsrichtung des Ventilkörpers verlaufende Nuten, Abflachungen und/oder Längsbohrungen ausgebildet . Dadurch kann der Strömungswiderstand des Steuerventils in geöffnetem Zustand so weit reduziert werden, dass die Funktion des Inj ektors nicht durch die Führung des Ventilkörpers in der Stufenbohrung beeinträchtigt wird.
Um die Herstellung und Montage zu vereinfachen, kann das Gehäuse zweiteilig ausgeführt sein . Dabei kann das Steuerventil sowohl als separates Bauteil als auch in den Inj ektor integriert werden . Im letztgenannten Fall ist das Gehäuse des Steuerventils gleichzeitig auch das Gehäuse des Inj ektors . Vorteilhafterweise kann das Steuerventil als 2/3-Wege- Steuerventil ausgeführt sein . Dadurch können Mehrfacheinspritzungen leichter realisiert werden und es bestehen zusätzliche Möglichkeiten der Einspritzverlaufsformung .
Um die Vorteile des erfindungsgemäßen Inj ektors mit dem erfindungsgemäßen Steuerventil bestmöglich auszunutzen, kann der Ventilkörper von einem Piezoaktor betätigt werden . Dadurch sind extrem schnelle Steuerbewegungen möglich . Weil durch die konstruktive Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Steuerventils der Sitz im Gehäuse und der Ventilkegel am Ventilkörper nicht nennenswert verschleißt, ist trotz der kurzen Stellwege eines Piezoaktors die Funktion des Steuerventils über die gesamte Lebensdauer der Brennkraftmaschine gewährleistet .
Bevorzugt wird der erfindungsgemäße Inj ektor in Common- Rail-Kraftstoffeinspritzsystemen eingesetzt .
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar . Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen beschriebenen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein .
Zeichnungen
Es zeigen :
Figur 1 die schematische Darstellung eines Inj ektors und Figuren 2 bis 5 Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Steuerventile .
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist ein Inj ektor mit einem erfindungsgemäßen Steuerventil 15 dargestellt . Über einen Hochdruckanschluss 1 wird Kraftstoff durch einen Zulaufkanal 5 zu einer Einspritzdüse 7 sowie durch eine Zulaufdrossel 9 in einen Steuerraum 11 geleitet . Der Steuerraum 11 ist über einen Abflusskanal 12 und eine Ablaufdrossel 13 mit einem Kraftstoffrücklauf 17 verbunden . Ein Bypass 14 stellt eine hydraulische Verbindung zwischen dem Zulaufkanal 5 und einem Eingang des Steuerventils 15 her .
Der Steuerraum 11 wird von einem Steuerkolben 19 begrenzt . An den Steuerkolben 19 schließt eine Düsennadel 21 an, die verhindert, dass der unter Druck stehende Kraftstoff zwischen den Einspritzungen in den nicht dargestellten Brennraum fließt . Steuerkolben 19 und Düsennadel 21 können auch einstückig ausgeführt sein . Die Düsennadel 21 weist eine Querschnittsänderung von einem größeren Durchmesser 25 auf einen kleineren Durchmesser 27 auf . Mit ihrem größeren Durchmesser 25 ist die Düsennadel 21 in einer Hülse 28 geführt .
Bei geschlossener Ablaufdrossel 13 ist die auf eine Stirnfläche 33 des Steuerkolbens 19 wirkende hydraulische Kraft größer als die auf die Querschnittsänderung wirkende hydraulische Kraft, weil die Stirnfläche des Steuerkolbens 19 größer als die Ringfläche der Querschnittsänderung ist . In Folge dessen wird die Düsennadel 21 in einen Düsennadelsitz 35 gepresst und dichtet den Zulaufkanal 5 zum nicht dargestellten Brennraum ab .
Wenn die nicht dargestellte Hochdruckpumpe des Kraftstoffeinspritzsystems nicht angetrieben wird, weil der Motor steht, dann presst eine auf einen Absatz 37 der Düsennadel 21 wirkende Düsenfeder 39 die Einspritzdüse 7 gegen den Düsennadelsitz 35, so dass der Inj ektor geschlossen wird.
Wenn durch eine geeignete Ansteuerung des Steuerventils 15 eine hydraulische Verbindung zwischen der Ablaufdrossel 13 und dem Kraftstoffrücklauf 17 hergestellt wird, sinkt der Druck im Steuerraum 11 und damit die auf die Stirnfläche 33 des Steuerkolbens 19 wirkende hydraulische Kraft . Sobald diese hydraulische Kraft kleiner ist als die auf die Querschnittsänderung wirkende hydraulische Kraft, öffnet die Düsennadel 21 , so dass der Kraftstoff 3 durch die nicht dargestellten Spritzlöcher in den Brennraum gelangen kann . Diese indirekte Ansteuerung der Düsennadel 21 über ein hydraulisches Kraftverstärkersystem ist notwendig, weil die zu einem schnellen Öffnen der Düsennadel 21 benötigten Kräfte mit dem Steuerventil 15 nicht direkt erzeugt werden können . Die dabei zusätzlich zu der in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffmenge benötigte sogenannte "Steuermenge" gelangt über die Zulaufdrossel 9, den Steuerraum 11 und das Steuerventil 15 in den Kraftstoffrücklauf 17. Zwischen den Einspritzungen wird die Ablaufdrossel 13 durch das Steuerventil 15 verschlossen . Das Steuerventil 15 kann durch elektromagnetische oder piezoelektrische Aktoren betätigt werden .
In Figur 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuerventils 15 vergrößert dargestellt . Das zweiteilige Gehäuse, welches aus den Teilen 29a und 29b besteht, weist eine Stufenbohrung 41 auf . Ein erster Abschnitt 41a der Stufenbohrung bildet den Bypass 14 des Steuerventils 15. Dieser Bypass 14 ist mit dem Zulaufkanal 5 des Inj ektors (nicht dargestellt) hydraulisch verbunden . Ein zweiter Abschnitt 41b bildet einen Federraum, während ein dritter Abschnitt 41c der Stufenbohrung 41 den Auslass des Steuerventils 15 bildet . Dieser Auslass ist mit dem Kraftstoffrücklauf 17 (siehe Figur 1 ) hydraulisch verbunden .
In den zweiten Abschnitt 41b der Stufenbohrung mündet der Abflusskanal 12 mit einer Ablaufdrossel 13. Der
Abflusskanal 12 beginnt im Steuerraum 11 des Inj ektors .
Zwischen den Abschnitten 41b und 41c der Stufenbohrung 41 ist ein erster Ventilsitz 43 ausgebildet . An einem Ventilkörper 45 ist ein Ventilkegel 47 ausgebildet, der mit dem ersten Ventilsitz 43 zusammenwirkt . Oberhalb des Ventilkegels 47 ist an dem Ventilkörper 45 ein Stummel 49 ausgebildet, der mit seiner Stirnfläche an einem Stempel 51 eines Piezoaktors (nicht dargestellt) anliegt . Unterhalb des Ventilkegels 47 ist ein
Federteller 53 an dem Ventilkörper 45 ausgebildet . Zwischen dem Federteller 53 und dem Gehäuseteil 29b ist eine Schließfeder 55 eingespannt, welche den Ventilkörper 45 gegen den ersten Ventilsitz 43 und/oder gegen den Stempel 51 des nicht dargestellten
Piezoaktors drückt . In der in Figur 2 dargestellten ersten Schaltstellung des Steuerventils 15 ist der Piezoaktor (nicht dargestellt) nicht bestromt, so dass der Ventilkegel 47 des Ventilkörpers 55 an dem ersten Ventilsitz aufliegt . Infolgedessen ist das Steuerventil 15 geschlossen . Der Ventilkörper 45 ist also zwischen dem Stempel 51 und der Schließfeder 55 eingespannt .
Das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuerventils 15 ist als doppelt schaltendes Steuerventil ausgeführt . Zu diesem Zweck ist an dem Übergang zwischen dem ersten Abschnitt 41a und 41b der Stufenbohrung 41 ein als Flachsitz ausgebildeter zweiter Ventilsitz 57 ausgebildet . Dieser zweite Ventilsitz 57 wirkt mit einer Stirnfläche 59 des Ventilkörpers 45 zusammen . In der in Figur 2 dargestellten Schaltstelllung des Steuerventils 15 besteht eine hydraulische Verbindung zwischen dem Zulaufkanal 5 über den Bypass 14 , den Ablaufkanal 12 und die Ablaufdrossel 13 zu dem Steuerraum 11.
Wenn der nicht dargestellte Piezoaktor bestromt wird, bewegt sich der Stempel 51 in Figur 2 nach unten, so dass der Ventilkegel 47 des Ventilkörpers 45 vom ersten Ventilsitz 43 abhebt und kurzzeitig in der Schaltphase eine hydraulische Verbindung zwischen dem Abschnitt 41a der Stufenbohrung und dem Kraftstoffrücklauf 17 hergestellt wird. Wenn nun der Ventilkörper 45 so weit in Richtung des zweiten Ventilsitzes 57 bewegt wird, dass die Stirnfläche 59 des Ventilkörpers 45 auf dem zweiten Ventilsitz aufliegt, wird die hydraulische Verbindung zwischen dem Abschnitt 41a der Stufenbohrung, bzw . dem Bypass 14 , und dem Kraftstoffrücklauf 17 wieder verschlossen . Bei offenem ersten Ventilsitz 43 und geschlossenem zweiten
Ventilsitz 57 ist die Ablaufdrossel 13 geöffnet .
Wenn der Ventilkörper 45 in dieser zweiten Schaltstellung (nicht dargestellt) gehalten wird, ist die hydraulische Verbindung zwischen der Ablaufdrossel 13 und dem Kraftstoffrücklauf 17 geöffnet . Solange diese hydraulische Verbindung besteht, hebt die Düsennadel 21 des Inj ektors von ihrem Düsennadelsitz ab, so dass Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
Wird der erste Ventilsitz 43 wieder geschlossen, besteht eine hydraulische Verbindung zwischen dem Abschnitt 41a der Stufenbohrung, bzw . dem Bypass 14 , und dem Abflusskanal 12 und der Steuerraum 11 wird sowohl von der Zulaufdrossel 9 als auch dem Bypassl4 mit Kraftstoff gefüllt . Dadurch wird ein schnelles Schließen der Düsennadel 21 erreicht .
Bei dem erfindungsgemäßen Steuerventil 15 ist nun vorgesehen, dass beispielsweise der Federteller 53 in seinem Durchmesser so auf den Durchmesser des zweiten Abschnitts 41b der Stufenbohrung 41 abgestimmt ist, dass ein sehr kleiner Spalt „s" zwischen dem Federteller 53 und dem zweiten Abschnitt 41b der Stufenbohrung verbleibt . Dieser Spalt s ist so bemessen, dass der Ventilkörper 45 seitlich geführt wird, so dass der Ventilkegel 47 immer an genau derselben Stelle des Ventilsitzes 43 auftrifft, wenn das Steuerventil 15 geschlossen wird. Dadurch wird der Schlupf und damit der Verschleiß an Ventilkegel 47 und erstem Ventilsitz 43 deutlich verringert .
Andererseits muss der Spalt „s" so groß bemessen sein, dass der Ventilkegel 47 sich in dem ersten Ventilsitz 43 selbst zentriert . Die Führung des Ventilkörpers 45 am Außendurchmesser des Federtellers 53 soll lediglich verhindern, dass der Ventilkörper 45 nennenswert seitlich ausgelenkt wird. Wenn dies während des Betriebs der Brennkraftmaschine passieren sollte, würde der Ventilkegel 47 außermittig auf den Ventilsitz 43 auftreffen, was lokale Überbeanspruchungen zur Folge haben kann . Durch die Kraft der Schließfeder 45 würde der Ventilkörper 45 anschließend im ersten Ventilsitz 43 zentriert werden . Die dabei entstehende
Relativbewegung zwischen erstem Ventilsitz 43 und Ventilkegel 47 (Schlupf) führt zu einem Verschleiß der beteiligten Bauteile, so dass sich der Hub des Ventilkörpers 45 zwischen der ersten Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung während der Lebensdauer der Brennkraftmaschine signifikant ändert . Dies führt zu einem verschlechterten Betriebsverhalten und möglicherweise sogar zu Funktionsstörungen, da bekanntermaßen der Stellweg von Piezoaktoren verhältnismäßig klein ist . In konkreten Ausführungen hat sich eine Dicke des Spaltes „s" von kleiner als 0 , 1 mm als vorteilhaft erwiesen .
In der Figur 2a ist eine Draufsicht auf den Federteller 53 entlang der Linie A-A dargestellt . Aus dieser
Darstellung wird deutlich, dass der Spalt s nicht über den gesamten Umfang des Federtellers vorhanden ist, sondern dass der Federteller 53 drei Abflachungen 61 aufweist . Diese Abflachungen 61 ermöglichen das Abströmen der Steuermenge am Federteller 53 vorbei . In den Figuren 2b und 2c sind weitere Ausführungsformen erfindungsgemäßer Durchlässe dargestellt . Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2b sind vier radial angeordnete Nuten 63 im Federteller 53 vorgesehen, während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2c vier Bohrungen 65 im Federteller 53 vorhanden sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 wird der Ventilkörper 45 in dem dritten Abschnitt 41c der Stufenbohrung 41 geführt . Dies bedeutet, dass der Durchmesser des Stummels 49 so gewählt wird, dass sich wieder ein Spalt „s" zwischen dem Stummel 49 und dem dritten Abschnitt 41c der Stufenbohrung 41 einstellt . Auch hier hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Spalt s kleiner 0 , 05 mm beträgt .
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel müssen Durchlässe am Ventilkörper 45 vorgesehen werden, dort wo der Ventilkörper 45 in der Stufenbohrung 41 geführt wird. In den Figuren 3a und 3b sind Schnittdarstellungen entlang der Linie B-B von zwei verschiedenen Ausführungen erfindungsgemäßer Stummel 49 dargestellt . Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3a sind Abflachungen 61 vorgesehen, während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3b Nuten 63 vorgesehen sind, die sich über die gesamte Länge des Führungsabschnittes zwischen dem Stummel 49 und dem dritten Abschnitt 41c der Stufenbohrung 41 erstrecken . Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die explizit dargestellten Formen der Abflachungen 61 , der Nuten 63 und der Bohrungen 65 beschränkt .
In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuerventils 15 dargestellt . Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Ventilkörper 45 im Bereich des Abschnitts 41b der Stufenbohrung durch eine Hülse 67 geführt .
Auf der rechten Seite von Figur 4 ist die Hülse 67 als Ring mit annähernd quadratischem Querschnitt ausgeführt, während er auf der linken Seite die Hülse 67 einen L-förmigen Querschnitt aufweist . Der wesentliche Unterschied zwischen diesen beiden Ausführungsformen besteht in der Überdeckung Hi und H2 zwischen dem Ventilkörper 45 und der Hülse 67. Um die Steuermenge bei geöffnetem Steuerventil 15 trotz des schmalen Spaltes s zwischen dem Innendurchmesser der Hülse 67 und dem Außendurchmesser des Ventilkörpers 45 abführen zu können, sind in der Hülse 67 und/oder dem Ventilkörper 45 Längsnuten 63 vorgesehen . In den Detailansichten 4a und 4b sind zwei verschiedene Formen von Querschnitten der Nuten 63 dargestellt . Welcher dieser Formen der Vorzug gegeben wird, hängt von den Platzverhältnissen und der abzuführenden Steuermenge ab .
In Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuerventils 15 dargestellt . Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Hülse 67 zwischen dem Federteller 53 und der Schließfeder 55 angeordnet . Auch bei der Figur 5 sind auf der rechten und auf der linken Seite zwei verschiedene Formen von Hülsen 67 dargestellt . Beiden Ausführungsformen ist gemeinsam, dass die Durchlässe in Form von Nuten 63 ausgeführt sind. Bei der in Figur 5 auf der rechten Seite dargestellten Ausführungsform sind zusätzlich im Ventilkörper 45 Nuten 63 vorgesehen . Außerdem weist der Federteller 53 Bohrungen 65 auf, die ebenfalls dazu dienen, die Steuer- und Leckagemenge aus dem Inj ektor (nicht dargestellt) durch das Steuerventil 15 hindurch in den Kraftstoffrücklauf 17 abzuführen .

Claims

Ansprüche
1. Inj ektor für eine Brennkraftmaschine mit einem Steuerventil (15) zum Öffnen und Schließen einer Düsennadel (21 ) , wobei das Steuerventil (15) ein Gehäuse (29) und einen Aktor umfasst, wobei in dem Gehäuse (29) eine Stufenbohrung (41 ) mit einem
Federraum (41b) zur Aufnahme eines Ventilkörpers (45) ausgebildet ist, wobei ein Abschnitt (41a) der Stufenbohrung (41 ) als Bypass (14 ) und ein Abschnitt (41c) der Stufenbohrung (41 ) als Auslass ausgebildet sind, wobei ein Abflusskanal (12 ) in einen zweiten Abschnitt (41b) der Stufenbohrung mündet, mit einem ersten Ventilsitz (43) , wobei der Ventilkörper (45) einen mit dem ersten Ventilsitz (43) zusammenwirkenden Ventilkegel (47 ) aufweist, und wobei der Ventilkörper (45) von einer in dem Federraum (41b) angeordneten Schließfeder (55) gegen Stempel (51 eines Aktors gepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (45) mindestens in einem Abschnitt (41b, 41c) der Stufenbohrung (41 ) geführt ist, und wobei in diesem Abschnitt (41b, 41c) ein oder mehrere Durchlässe für die Steuermenge des Inj ektors vorhanden sind.
2. Inj ektor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (41a) des Steuerventils (15) mit einem Zulaufkanal (5) des Inj ektors in Verbindung steht .
3. Inj ektor nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslass (41c) des Steuerventils (15) mit einem Kraftstoffrücklauf (17 ) in Verbindung steht .
4. Inj ektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließfeder (55) auf den Ventilkörper (45) entgegen der Betätigungsrichtung des Aktors einwirkt .
5. Inj ektor nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schließfeder (55) sich mindestens mittelbar gegen das Gehäuse (29) und gegen einen Federteller (53) des Ventilkörpers (45) abstützt .
6. Inj ektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (45) im Bereich des Auslasses (41c) und/oder im Bereich des Federraums (41b) geführt wird.
7. Inj ektor nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (45) am Federteller (53) geführt wird.
8. Inj ektor nach einem der Ansprüche 5 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, dass im Federraum (41b) eine Hülse ( 67 ) vorgesehen ist, und dass der Ventilkörper (45) von der Hülse ( 67 ) geführt wird.
9. Inj ektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Durchlässe als in Längsrichtung des Ventilkörpers (45) verlaufende Nuten ( 63) , Abflachungen ( 61 ) und/oder Längsbohrungen ( 65) ausgebildet sind.
10. Inj ektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Übergang zwischen
Einlass (41a) und Federraum (41b) ein zweiter Ventilsitz (57 ) ausgebildet ist, und dass eine Stirnfläche (33) des Ventilkörpers (45) mit dem zweiten Ventilsitz (57 ) zusammenwirkt .
11. Inj ektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (29) zweiteilig ausgeführt ist .
12. Inj ektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (15) ein 3/2-Steuerventil ist .
13. Inj ektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (45) von einem Piezo-Aktor betätigt wird.
14. Inj ektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Inj ektor in einem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem eingesetzt wird.
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