EP2218899A1 - Kraftstoffinjektor mit längeneinstellbarem Kopplerkonzept - Google Patents

Kraftstoffinjektor mit längeneinstellbarem Kopplerkonzept Download PDF

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Publication number
EP2218899A1
EP2218899A1 EP09180301A EP09180301A EP2218899A1 EP 2218899 A1 EP2218899 A1 EP 2218899A1 EP 09180301 A EP09180301 A EP 09180301A EP 09180301 A EP09180301 A EP 09180301A EP 2218899 A1 EP2218899 A1 EP 2218899A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
spring
fuel injector
coupler
sleeve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09180301A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Krinn
Martin Kiontke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2218899A1 publication Critical patent/EP2218899A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • 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
    • F02M2200/70—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic

Definitions

  • Numerous types of fuel injectors for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine are known from the prior art.
  • the following description relates in particular to fuel injectors which are used in the context of high-pressure accumulator injection systems in order to inject fuel from a high-pressure accumulator (common rail) into a combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine.
  • the invention is not limited to such applications and in principle also applicable to other types of fuel injectors and / or other types of internal combustion engines.
  • Fuel injectors generally have an injection valve member, which is movably mounted in an injector body and which is arranged to close or release one or more injection openings. Many fuel injectors are based on the fact that the position of the injection valve member and thus the opening behavior of the injection valve member is controlled hydraulically via at least one hydraulic valve. By means of this hydraulic valve, a control chamber above the injection valve member, depending on the switching position, acted upon by a high pressure or depressurized. In a depressurized state, the injection valve member can move in the direction of the control chamber, the at least one injection port is released, and the injection process begins.
  • the hydraulic valve generally has at least one actuator, which may be configured for example as a valve rod or which may comprise such a valve rod.
  • This valve rod is moved by an actuator, such as a solenoid actuator and / or a piezoelectric actuator.
  • known fuel injectors are constructed comparatively complex and thus require a complex and costly production.
  • the proposed fuel injector comprises at least one actuator, in particular a piezoelectric actuator and / or a magnetic actuator, and at least one injection valve member for closing or releasing at least one injection opening.
  • the injection valve member is hydraulically controlled by the actuator via at least one valve stem and at least one hydraulic valve.
  • the valve rod is connected to the actuator via at least one hydraulic coupler, which comprises a coupler space and a coupler sleeve.
  • the coupler is multi-part, so at least two parts, configured and includes a coupler space at least partially enclosing sleeve member and a spring support member.
  • the spring support part has at least one spring support for acting on the coupler sleeve with a spring force.
  • valve rod Under a valve rod is a rod-shaped, so elongated, preferably substantially straight formed element to understand, which may in principle have any cross-section.
  • the valve rod can be configured at least substantially substantially with a round cross-section.
  • the valve rod may comprise further components of the hydraulic valve, for example at least one seat, for example one or more valve disks. These other ingredients may interact with other components of the Hydraulic valve, such as other seats, cooperate to accomplish the hydraulic valve action, depending on the position of the valve stem.
  • the valve rod may in particular be movably mounted with at least one guide.
  • the hydraulic coupler is an element in which a force and / or stroke transmission between the at least one actuator and the valve rod via at least one hydraulic fluid is accomplished, preferably fuel.
  • the hydraulic coupler can also have a pressure transmission ratio and / or a Hubüber acidsdorf, which can be basically arbitrary. Particularly preferred is a transmission ratio of 1: 1, but also deviations from this ratio are tolerable, preferably not more than 5%.
  • the hydraulic valve is preferably designed as a force-balanced hydraulic valve. This means that the hydraulic valve preferably opens force-free. This can be accomplished, for example, by designing the hydraulic valve with oppositely acting, equal in terms of hydraulic surfaces, so that even with high pressure loading the hydraulic valve or its actuator or the valve rod can move freely in both directions.
  • at least one valve spring may be provided which holds the hydraulic valve in a specific closed position and whose spring force must be overcome by the actuator for switching.
  • the spring support is formed by at least one surface, on which at least one spring element can rest, in order to act on the coupler sleeve with a spring force.
  • the spring seat at least one circumferential edge, such as a circumferential annular shoulder, comprise, on which a spring can rest.
  • the spring support part may in particular be connected to the sleeve part by a detachable connection with each other, in particular a plug connection.
  • a detachable connection with each other, in particular a plug connection.
  • it may be a manually detachable connection.
  • the sleeve part can be inserted into the spring support part.
  • the spring support part may, for example, at least partially have a sleeve shape.
  • the spring support member may be at least partially cup-shaped, wherein the valve rod extends through an opening in the bottom of the spring support member.
  • the sleeve part can be accommodated in the interior of the cup-shaped spring support part.
  • the valve rod may then extend through the opening in the bottom of the Federauflageteils into the interior of the sleeve part.
  • the spacer element which may for example comprise at least one shim, for example, a length adjustment and / or a length compensation of a hydraulic module of the fuel injector can take place.
  • At least one spring element may be provided, for example a helical spring and / or a spring sleeve. This at least one spring element is supported on one end on the spring support. At its opposite end, the spring element may be supported on a further element of the fuel injector, in particular of the housing of the fuel injector.
  • the spring element can be supported on a valve plate of the hydraulic valve, ie an element in which the hydraulic valve is wholly or partially formed.
  • the spring element can be supported directly on the valve plate, without, for example, a dial would be required.
  • An adjustment of the spring force of the spring element can be done, for example, by the above-described, exchangeable spacer element between the spring support part and the sleeve part of the coupler sleeve.
  • the spring element for acting on the coupler sleeve with a spring force at least partially enclose the circumference.
  • the spring element can thus be guided at least partially on the spring support part.
  • the hydraulic coupler may further comprise at least one adjustment piece delimiting the coupler space.
  • this adjusting piece can be arranged on an actuator facing the end of the coupler space.
  • the Setting piece can also be penetrated by at least one bore, via which the coupler chamber can be acted upon with hydraulic fluid.
  • the setting piece delimits the coupler gap, which forms the coupler space, together with the coupler-side end of the valve rod.
  • the adjusting piece can be performed at least partially in the spring support part.
  • the spring support member may be at least partially sleeve-shaped to guide the adjusting piece.
  • the hydraulic valve may further include at least one valve spring.
  • This valve spring may be supported on the valve stem and arranged to apply a closing force to the valve stem.
  • a circlip groove may be provided in the valve rod, in which a circlip is inserted, on which in turn the valve spring may be supported.
  • the fuel injector according to the invention in one or more of the embodiments described above has numerous advantages over known fuel injectors. So it is now possible to reduce the length of the entire fuel injector. Furthermore, since now an adjustment of a spring force, with which the coupler sleeve is acted upon by other means (for example, by said, replaceable spacer element) is possible, a different adjustment disc omitted.
  • a dial is provided at an upper end of the valve plate, which is recessed in a groove of the valve plate.
  • the total length of the hydraulic module of the fuel injector can be further reduced. This is a shortening of the fuel injector For example, up to 4 mm possible. In turn, this can equip a larger number of internal combustion engines with the proposed fuel injectors.
  • FIG. 1 a known embodiment of a fuel injector 10 is shown.
  • the fuel injector 10 includes an actuator module 14. This takes, for example, a piezoelectric actuator or a solenoid valve, with which the fuel injector 10 is actuated.
  • a hydraulic module 16 for example, via a nozzle retaining nut 18 in this embodiment, a nozzle body 20 in which an example needle-shaped injection valve member 21 is movably received, connected to the hydraulic module 16.
  • the hydraulic module 16 includes a valve stem 22, an optional valve plate 24, and an optional throttle plate 26 disposed below the valve plate 24 in the hydraulic module 16.
  • a hydraulic valve 48 is formed in the valve plate 24 and in the throttle plate 26.
  • the valve rod 22 acts as an actuator of this hydraulic valve 48.
  • the valve rod 22 is arranged substantially parallel to an axis of symmetry 46 and is movably mounted parallel to this axis of symmetry 46.
  • valve rod 22 is acted upon by force via a valve spring 38 in a closing direction.
  • the valve spring 38 is supported at its lower end on the valve plate 24. At its upper end, the valve spring 38 is supported on a circlip 60, which is received in a circlip groove 62 on the valve rod 22.
  • valve plate 44 On the valve rod 22 is at the end of the throttle plate 26 facing a valve plate 44 of an example in this example outwardly opening valve seat 42.
  • valve plate 44 On the valve rod 22 is at the end of the throttle plate 26 facing a valve plate 44 of an example in this example outwardly opening valve seat 42.
  • the valve plate 44 to the lower end face of the valve plate 24, the valve seat 42 occlusive, employed.
  • valve plate 44 is pressed in the closed state of the hydraulic valve 48 in the valve seat 42.
  • a control chamber 50 is acted upon above the injection valve member 21 with fuel pressure, and the injection valve member 21 closes (in FIG. 1 not shown) injection ports. If, however, the valve rod 22 in FIG. 1 moved down, so opens the hydraulic valve 48, the control chamber 50 is connected to a low-pressure part and depressurized, and the injection valve member 21 releases the injection ports.
  • FIG. 1 Furthermore, it can be seen that the fuel injector 10 has a hydraulic coupler 54 which couples the actuator with the valve rod 22.
  • this hydraulic coupler 54 has a coupling ratio of 1: 1.
  • the hydraulic coupler 54 comprises a coupler space 30 in the form of a coupler gap 58, which is embodied in a coupler sleeve 32.
  • Above the coupler space 30 is an adjusting piece 28, which is partially embedded in the upper end face of the coupler sleeve 32 and guided in a guide 56.
  • the coupler sleeve 32 in turn is supported in the in FIG. 1 illustrated embodiment via a spring element in the form of a spring sleeve 34 on the top of the valve plate 24 from.
  • a spring element in the form of a spring sleeve 34 on the top of the valve plate 24 from.
  • the spring sleeve 34 may also be provided a coil spring, which in FIG. 1 designated by the reference numeral 36.
  • both components 34 and 36 can be placed on a recessed into the upper end face of the valve plate 24 support ring 40 support.
  • the support ring 40 may be formed as a dial and may be received in a recess in the valve plate 24.
  • Another object of the coupler sleeve 32 lies in the guidance of the adjusting piece 28. This guide is required to introduce the adjusting piece 28 during the assembly of the hydraulic module 16 in the fuel injector 10.
  • valve plate 24 is in the in FIG. 1 illustrated embodiment, the support ring 40 inserted as a dial, by means of which the necessary spring force is set at a given length.
  • This shim is sunk in a groove in the valve plate 24.
  • In the upper part of the adjusting piece 28 is placed, with which the tolerances of the actuator module 14 can be compensated.
  • the fuel injector 10 is designed to be comparatively long. Due to this great length not all engine types can be operated with this fuel injector 10. This may result in a competitive disadvantage.
  • FIG. 2 In contrast, an inventive hydraulic module 16 of a fuel injector 10 according to the invention is shown.
  • This hydraulic module 16 according to FIG. 2 For example, in the fuel injector 10 according to FIG. 1 be used.
  • FIG. 2 not shown and not described below, therefore, for example, to the above description of FIG. 1 to get expelled.
  • the hydraulic module 16 in turn comprises, analogously to the exemplary embodiment according to FIG. 1 , a valve rod 22 which opens at its upper end in a coupler space 30 of a hydraulic coupler 54.
  • the coupler space 30 is again, analogous to FIG. 1 , closed at the top by the setting piece 28 and in turn is annularly enclosed by a coupler sleeve 32nd
  • the coupler sleeve 32 is not one piece, but designed at least two parts and has a sleeve member 64 which radially surrounds the coupler space 30 and which is annular, and a Federauflageteil 66.
  • the spring support member 66 is cup-shaped in this embodiment and surrounds the sleeve member 64 circumferentially ,
  • the spring support part 66 has a bottom 68, with an opening 70, through which the valve rod 22 enters the interior of the spring support part 66.
  • a shim 72 is introduced between the bottom 68 and the sleeve part 64. This shim 72 acts as a spacer and can be used for length compensation.
  • the sleeve part 64 is preferably inserted into the spring support part 66 with an exact fit. Furthermore, in this spring support part at the upper end, above the sleeve part 64, the adjusting piece 28 is inserted, which limits the coupler space 30 upwards.
  • the spring support part 66 thus acts as a guide for the adjusting piece 28.
  • the spring support member 66 At its upper end, the spring support member 66 comprises a spring support 74 in the form of a peripheral edge 76. Between this spring support 74 and the valve disc 24 extends in this embodiment, a spring sleeve 34, which, however, analogous to FIG. 1 , Can also be replaced by a coil spring 36. This spring sleeve 34 encloses at its upper end the spring support member 66 circumferentially and is thus guided on the spring support member 66.
  • the spring sleeve 34 and the coil spring 36 must not necessarily be mounted on a replaceable support ring 40 at its lower end. Due to the two-part design of the coupler sleeve, the spring support part 66 can now be designed geometrically such that it offers both a bearing surface for the sleeve part 64 of the coupler sleeve 32 and for the spring sleeve 34.
  • the spring force of the spring sleeve 34 and the coil spring 36 can now be adjusted via the positioning of the spring support part 66.
  • the spring force of the spring sleeve 34 and the coil spring 36 can be transmitted via the spring support member 66 and the sleeve member 64 of the coupler sleeve 32 to the setting piece 28.
  • the adjustment of the spring force can be realized according to the invention by the shim 72 between the spring support member 66 and the sleeve member 64.

Landscapes

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Abstract

Es wird ein Kraftstoffinjektor (10) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Der Kraftstoffinjektor (10) umfasst mindestens einen Aktor und mindestens ein Einspritzventilglied (21) zum Verschließen oder Freigeben mindestens einer Einspritzöffnung (52). Das Einspritzventilglied (21) wird von dem Aktor hydraulisch über mindestens eine Ventilstange (22) und mindestens ein hydraulisches Ventil (48) gesteuert. Die Ventilstange (22) ist mit dem Aktor über mindestens einen hydraulischen Koppler (54) verbunden, welcher einen Kopplerraum (30) und eine Kopplerhülse (32) umfasst. Die Kopplerhülse (32) ist mindestens zweiteilig ausgestaltet und umfasst ein den Kopplerraum (30) zumindest teilweise umschließendes Hülsenteil (64) und ein Federauflageteil (66). Das Federauflageteil (66) weist mindestens eine Federauflage (74) zum Beaufschlagen der Kopplerhülse (32) mit einer Federkraft auf.

Description

    Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Arten von Kraftstoffinjektoren zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine bekannt. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich dabei insbesondere auf Kraftstoffinjektoren, welche im Rahmen von Hochdruckspeichereinspritzsystemen zum Einsatz kommen, um Kraftstoff aus einem Hochdruckspeicher (Common Rail) in einen Brennraum einer selbstzündenden Brennkraftmaschine einzuspritzen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Einsatzgebiete beschränkt und grundsätzlich auch für andere Arten von Kraftstoffinjektoren und/oder andere Arten von Brennkraftmaschinen einsetzbar.
  • Kraftstoffinjektoren weisen in der Regel ein Einspritzventilglied auf, welches in einem Injektorkörper bewegbar gelagert ist und welches eingerichtet ist, um eine oder mehrere Einspritzöffnungen zu verschließen oder freizugeben. Viele Kraftstoffinjektoren basieren darauf, dass die Stellung des Einspritzventilgliedes und damit das Öffnungsverhalten des Einspritzventilgliedes hydraulisch über mindestens ein hydraulisches Ventil gesteuert wird. Mittels dieses hydraulischen Ventils wird ein Steuerraum oberhalb des Einspritzventilgliedes, je nach Schaltstellung, mit einem Hochdruck beaufschlagt oder druckentlastet. In einem druckentlasteten Zustand kann sich das Einspritzventilglied in Richtung des Steuerraums bewegen, die mindestens eine Einspritzöffnung wird freigegeben, und der Einspritzvorgang beginnt.
  • Das hydraulische Ventil weist in der Regel mindestens ein Stellglied auf, welches beispielsweise als Ventilstange ausgestaltet sein kann oder welches eine derartige Ventilstange umfassen kann. Diese Ventilstange wird durch einen Aktor, beispielsweise einen Magnetaktor und/oder einen Piezoaktor, bewegt.
  • Eine technische Herausforderung bei derartigen bekannten Kraftstoffinjektoren stellt jedoch in vielen Fällen der hohe Bauraum bekannter Kraftstoffinjektoren dar. Insbesondere die hohe Baulänge der Hydraulikmodule bekannter Kraftstoffinjektoren führt dazu, dass viele Kraftstoffinjektoren nicht in allen Motorvarianten einsetzbar sind. Zudem sind bekannte Kraftstoffinjektoren vergleichsweise komplex aufgebaut und bedingen somit eine aufwendige und kostenintensive Herstellung.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Es wird daher ein Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, welcher die oben beschriebenen Nachteile bekannter Kraftstoffinjektoren zumindest weitgehend vermeidet.
  • Der vorgeschlagene Kraftstoffinjektor umfasst mindestens einen Aktor, insbesondere einen Piezoaktor und/oder einen Magnetaktor, sowie mindestens ein Einspritzventilglied zum Verschließen oder Freigeben mindestens einer Einspritzöffnung. Das Einspritzventilglied wird von dem Aktor hydraulisch über mindestens eine Ventilstange und mindestens ein hydraulisches Ventil gesteuert.
  • Die Ventilstange ist mit dem Aktor über mindestens einen hydraulischen Koppler verbunden, welcher einen Kopplerraum und eine Kopplerhülse umfasst. Dabei ist die Kopplerhülse mehrteilig, also mindestens zweiteilig, ausgestaltet und umfasst ein den Kopplerraum zumindest teilweise umschließendes Hülsenteil und ein Federauflageteil. Das Federauflageteil weist mindestens eine Federauflage zum Beaufschlagen der Kopplerhülse mit einer Federkraft auf.
  • Unter einer Ventilstange ist dabei ein stangenförmiges, also langgestrecktes, vorzugsweise im Wesentlichen gerade ausgebildetes Element zu verstehen, welches grundsätzlich einen beliebigen Querschnitt aufweisen kann. Beispielsweise kann die Ventilstange zumindest weitgehend im Wesentlichen mit einem runden Querschnitt ausgestaltet sein.
  • Die Ventilstange kann weitere Bestandteile des hydraulischen Ventils umfassen, beispielsweise mindestens eine Sitzfläche, beispielsweise einen oder mehrere Ventilteller. Diese weiteren Bestandteile können mit anderen Bestandteilen des hydraulischen Ventils, beispielsweise weiteren Sitzflächen, zusammenwirken, um die hydraulische Ventilwirkung, je nach Stellung der Ventilstange, zu bewerkstelligen. Die Ventilstange kann insbesondere mit mindestens einer Führung beweglich gelagert sein.
  • Der hydraulische Koppler ist ein Element, bei welchem eine Kraft- und/oder Hubübertragung zwischen dem mindestens einen Aktor und der Ventilstange über mindestens ein Hydraulikfluid bewerkstelligt wird, vorzugsweise Kraftstoff. Der hydraulische Koppler kann dabei auch ein Druckübersetzungsverhältnis und/oder ein Hubübersetzungsverhältnis aufweisen, welches grundsätzlich beliebig sein kann. Besonders bevorzugt ist ein Übersetzungsverhältnis von 1:1, wobei jedoch auch Abweichungen von diesem Verhältnis tolerabel sind, vorzugsweise um nicht mehr als 5 %.
  • Das hydraulische Ventil ist vorzugsweise als kraftausgeglichenes hydraulisches Ventil ausgestaltet. Dies bedeutet, dass das hydraulische Ventil vorzugsweise kraftfrei öffnet. Das kann beispielsweise bewerkstelligt werden, indem das hydraulische Ventil mit entgegengesetzt wirkenden, betragsmäßig gleichen hydraulischen Flächen ausgestaltet wird, so dass auch bei Hochdruckbeaufschlagung das hydraulische Ventil bzw. dessen Stellglied bzw. die Ventilstange sich kraftfrei in beide Richtungen bewegen können. Zusätzlich kann mindestens eine Ventilfeder vorgesehen sein, welche das hydraulische Ventil in einer bestimmten Schließstellung hält und deren Federkraft durch den Aktor zum Schalten überwunden werden muss.
  • Die Federauflage wird durch mindestens eine Fläche gebildet, auf welcher mindestens ein Federelement aufliegen kann, um die Kopplerhülse mit einer Federkraft zu beaufschlagen. Beispielsweise kann die Federauflage mindestens einen umlaufenden Rand, beispielsweise eine umlaufende Ringschulter, umfassen, auf welcher eine Feder aufliegen kann.
  • Das Federauflageteil kann insbesondere mit dem Hülsenteil durch eine lösbare Verbindung miteinander verbunden sein, insbesondere eine Steckverbindung. Beispielsweise kann es sich um eine manuell lösbare Verbindung handeln. So kann das Hülsenteil beispielsweise in das Federauflageteil eingesteckt sein.
  • Das Federauflageteil kann beispielsweise zumindest teilweise eine Hülsenform aufweisen. Insbesondere kann das Federauflageteil zumindest teilweise topfförmig ausgestaltet sein, wobei die Ventilstange sich durch eine Öffnung im Boden des Federauflageteils hindurch erstreckt. Das Hülsenteil kann im Inneren des topfförmig ausgebildeten Federauflageteils aufgenommen sein. Die Ventilstange kann sich dann durch die Öffnung im Boden des Federauflageteils hindurch ins Innere des Hülsenteils erstrecken.
  • Zwischen dem Hülsenteil und dem Federauflageteil kann weiterhin mindestens ein austauschbares Distanzelement angeordnet sein. Durch dieses Distanzelement, welches beispielsweise mindestens eine Einstellscheibe umfassen kann, kann beispielsweise eine Längenanpassung und/oder ein Längenausgleich eines Hydraulikmoduls des Kraftstoffinjektors erfolgen.
  • Zum Beaufschlagen der Kopplerhülse mit der Federkraft kann mindestens ein Federelement vorgesehen sein, beispielsweise eine Schraubenfeder und/oder eine Federhülse. Dieses mindestens eine Federelement ist an einem Ende auf der Federauflage aufgestützt. An seinem gegenüberliegenden Ende kann das Federelement auf einem weiteren Element des Kraftstoffinjektors, insbesondere des Gehäuses des Kraftstoffinjektors, aufgestützt sein.
  • Insbesondere kann das Federelement auf einer Ventilplatte des hydraulischen Ventils aufgestützt sein, also einem Element, in welchem das hydraulische Ventil ganz oder teilweise ausgebildet ist. Insbesondere kann das Federelement unmittelbar auf der Ventilplatte abgestützt sein, ohne dass beispielsweise eine Einstellscheibe erforderlich wäre. Eine Einstellung der Federkraft des Federelements kann beispielsweise durch das oben beschriebene, austauschbare Distanzelement zwischen Federauflageteil und Hülsenteil der Kopplerhülse erfolgen.
  • Das Federelement zum Beaufschlagen der Kopplerhülse mit einer Federkraft kann das Federauflageteil zumindest teilweise umfangsseitig umschließen. Das Federelement kann somit an dem Federauflageteil zumindest teilweise geführt werden.
  • Der hydraulische Koppler kann weiterhin mindestens ein den Kopplerraum begrenzendes Einstellstück aufweisen. Beispielsweise kann dieses Einstellstück an einem dem Aktor zuweisenden Ende des Kopplerraums angeordnet sein. Das Einstellstück kann auch von mindestens einer Bohrung durchsetzt sein, über welche der Kopplerraum mit Hydraulikfluid beaufschlagt werden kann. Das Einstellstück begrenzt den Kopplerspalt, welcher den Kopplerraum bildet, gemeinsam mit dem kopplerseitigen Ende der Ventilstange. Das Einstellstück kann dabei zumindest teilweise in dem Federauflageteil geführt sein. Beispielsweise kann im Bereich dieser Führung das Federauflageteil zumindest teilweise hülsenförmig ausgestaltet sein, um das Einstellstück zu führen.
  • Wie oben dargestellt, kann das hydraulische Ventil weiterhin mindestens eine Ventilfeder umfassen. Diese Ventilfeder kann auf der Ventilstange abgestützt sein und eingerichtet sein, um die Ventilstange mit einer Schließkraft zu beaufschlagen. Beispielsweise kann in der Ventilstange eine Sicherungsringnut vorgesehen sein, in welcher ein Sicherungsring eingefügt ist, auf welchem wiederum die Ventilfeder abgestützt sein kann.
  • Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor in einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausführungsvarianten weist gegenüber bekannten Kraftstoffinjektoren zahlreiche Vorteile auf. So ist es nunmehr möglich, die Länge des gesamten Kraftstoffinjektors zu verringern. Weiterhin kann, da nunmehr eine Einstellung einer Federkraft, mit welcher die Kopplerhülse beaufschlagt wird, auf anderem Wege (beispielsweise durch das genannte, austauschbare Distanzelement) möglich ist, eine anderweitige Einstellscheibe entfallen. So ist in vielen herkömmlichen Kraftstoffinjektoren beispielsweise eine Einstellscheibe an einem oberen Ende der Ventilplatte vorgesehen, welche in einem Einstich der Ventilplatte eingelassen ist.
  • Durch den nunmehr vorgeschlagenen bevorzugten Aufbau kann dieser Einstich entfallen, wodurch der gesamte Aufbau vereinfacht wird und sich Kosten einsparen lassen. Auch die Kopplerhülse kann nunmehr stark vereinfacht hergestellt werden. Insbesondere kann eine unmittelbar an der Kopplerhülse einstückig ausgebildete Federauflage entfallen und durch den mehrteiligen Aufbau der Kopplerhülse ersetzt werden. Auch ein Führungsbund für ein Einstellstück kann entfallen, da, wie oben dargestellt, das Einstellstück nunmehr in dem Federauflageteil geführt sein kann.
  • Insgesamt lässt sich weiterhin die Gesamtlänge des Hydraulikmoduls des Kraftstoffinjektors verringern. Dadurch ist eine Verkürzung des Kraftstoffinjektors beispielsweise um bis zu 4 mm möglich. Hierdurch wiederum lassen sich eine größere Anzahl von Brennkraftmaschinen mit den vorgeschlagenen Kraftstoffinjektoren ausstatten.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen
    • Figur 1
    ein bekanntes Ausführungsbeispiels eines Kraftstoffinjektors; und
    Figur 2
    eine erfindungsgemäße Abwandlung eines Hydraulikmoduls des Kraftstoffinjektors gemäß Figur 1.
    Ausführungsformen
  • In Figur 1 ist ein bekanntes Ausführungsbeispiel eines Kraftstoffinjektors 10 dargestellt. Der Kraftstoffinjektor 10 umfasst ein Aktormodul 14. Dieses nimmt beispielsweise einen Piezoaktor oder ein Magnetventil auf, mit welchem der Kraftstoffinjektor 10 betätigt wird.
  • Unterhalb des Aktormoduls 14 gemäß der Darstellung in Figur 1 befindet sich ein Hydraulikmodul 16. Beispielsweise über eine Düsenspannmutter 18 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Düsenkörper 20, in dem ein beispielsweise nadelförmig ausgebildetes Einspritzventilglied 21 bewegbar aufgenommen ist, mit dem Hydraulikmodul 16 verbunden.
  • Das Hydraulikmodul 16 umfasst eine Ventilstange 22, eine optionale Ventilplatte 24 und eine unterhalb der Ventilplatte 24 im Hydraulikmodul 16 angeordnete optionale Drosselplatte 26. In der Ventilplatte 24 und in der Drosselplatte 26 ist ein hydraulisches Ventil 48 ausgebildet. Die Ventilstange 22 wirkt als Stellglied dieses hydraulischen Ventils 48. Die Ventilstange 22 ist im Wesentlichen parallel zu einer Symmetrieachse 46 angeordnet und ist parallel zu dieser Symmetrieachse 46 beweglich gelagert.
  • Aus der Darstellung gemäß Figur 1 geht hervor, dass die Ventilstange 22 über eine Ventilfeder 38 in einer Schließrichtung kraftbeaufschlagt ist. Die Ventilfeder 38 ist dabei an ihrem unteren Ende auf der Ventilplatte 24 abgestützt. An ihrem oberen Ende ist die Ventilfeder 38 auf einem Sicherungsring 60 abgestützt, welcher in einer Sicherungsringnut 62 an der Ventilstange 22 aufgenommen ist.
  • An der Ventilstange 22 befindet sich an dem der Drosselplatte 26 zuweisenden Ende ein Ventilteller 44 eines in diesem Beispiel nach außen öffnenden Ventilsitzes 42. Über die Ventilfeder 38 ist der Ventilteller 44 an die untere Stirnseite der Ventilplatte 24, den Ventilsitz 42 verschließend, angestellt.
  • Der Ventilteller 44 wird im geschlossenen Zustand des hydraulischen Ventils 48 in den Ventilsitz 42 gepresst. Hierdurch wird ein Steuerraum 50 oberhalb des Einspritzventilglieds 21 mit Kraftstoffdruck beaufschlagt, und das Einspritzventilglied 21 verschließt (in Figur 1 nicht dargestellte) Einspritzöffnungen. Wird hingegen die Ventilstange 22 in Figur 1 nach unten bewegt, so öffnet das hydraulische Ventil 48, der Steuerraum 50 wird mit einem Niederdruckteil verbunden und druckentlastet, und das Einspritzventilglied 21 gibt die Einspritzöffnungen frei.
  • Figur 1 ist weiterhin zu entnehmen, dass der Kraftstoffinjektor 10 einen hydraulischen Koppler 54 aufweist, welcher den Aktor mit der Ventilstange 22 koppelt. Vorzugsweise weist dieser hydraulische Koppler 54 ein Kopplungsverhältnis von 1:1 auf. Der hydraulische Koppler 54 umfasst einen Kopplerraum 30 in Form eines Kopplerspalts 58, welcher in einer Kopplerhülse 32 ausgeführt ist. Oberhalb des Kopplerraums 30 befindet sich ein Einstellstück 28, welches teilweise in die obere Stirnseite der Kopplerhülse 32 eingelassen ist und in einer Führung 56 geführt ist.
  • Die Kopplerhülse 32 ihrerseits stützt sich in dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel über ein Federelement in Form einer Federhülse 34 auf der Oberseite der Ventilplatte 24 ab. Alternativ oder zusätzlich zu der Federhülse 34 kann auch eine Schraubenfeder vorgesehen sein, welche in Figur 1 mit der Bezugsziffer 36 bezeichnet ist. Sowohl bei der Alternative mit Federhülse 34 als auch bei der Alternative mit Schraubenfeder 36 können sich beide Komponenten 34 bzw. 36 auf einem in die obere Stirnseite der Ventilplatte 24 eingelassenen Stützring 40 abstützen. Der Stützring 40 kann als Einstellscheibe ausgebildet sein und kann in einem Einstich in der Ventilplatte 24 aufgenommen sein.
  • Bei dem Kraftstoffinjektor 10 gemäß Figur 1 und dessen Hydraulikmodul 16 wird also die Kopplerhülse 32 auf der Ventilstange 22 geführt. Gleichzeitig dient die Kopplerhülse 32 als Führung und Anschlag für die Federhülse 34 bzw. die Schraubenfeder 36. Dadurch wird zum einen die nötige Vorspannung auf das Aktormodul 14 aufgebracht sowie der Kopplerspalt 58 gegenüber dem Rücklauf abgedichtet.
  • Eine weitere Aufgabe der Kopplerhülse 32 liegt in der Führung des Einstellstücks 28. Diese Führung wird benötigt, um das Einstellstück 28 während der Montage des Hydraulikmoduls 16 in den Kraftstoffinjektor 10 einzuführen.
  • In der Ventilplatte 24 ist in dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Stützring 40 als Einstellscheibe eingelassen, mittels derer die notwendige Federkraft bei einer gegebenen Länge eingestellt wird. Diese Einstellscheibe wird in einem Einstich in der Ventilplatte 24 versenkt. Im oberen Bereich wird das Einstellstück 28 platziert, mit welchem die Toleranzen des Aktormoduls 14 ausgeglichen werden können.
  • Nachteilig an der in Figur 1 gezeigten Konstruktion ist jedoch, dass der Kraftstoffinjektor 10 vergleichsweise lang ausgestaltet ist. Aufgrund dieser großen Baulänge können nicht alle Motortypen mit diesem Kraftstoffinjektor 10 bedient werden. Hierdurch kann sich ein Wettbewerbsnachteil ergeben.
  • In Figur 2 ist demgegenüber ein erfindungsgemäßes Hydraulikmodul 16 eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors 10 dargestellt. Dieses Hydraulikmodul 16 gemäß Figur 2 kann beispielsweise in den Kraftstoffinjektor 10 gemäß Figur 1 eingesetzt werden. Für weitere, in Figur 2 nicht dargestellte und im Folgenden nicht beschriebene Einzelheiten kann daher beispielsweise auf die obige Beschreibung der Figur 1 verwiesen werden.
  • Das Hydraulikmodul 16 umfasst wiederum, analog zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1, eine Ventilstange 22, welche an ihrem oberen Ende in einem Kopplerraum 30 eines hydraulischen Kopplers 54 mündet. Der Kopplerraum 30 wird wiederum, analog zu Figur 1, nach oben abgeschlossen durch das Einstellstück 28 und wird wiederum ringförmig umschlossen durch eine Kopplerhülse 32.
  • Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 die Kopplerhülse 32 jedoch nicht einteilig, sondern mindestens zweiteilig ausgestaltet und weist ein Hülsenteil 64 auf, welches den Kopplerraum 30 radial umschließt und welches ringförmig ausgebildet ist, sowie ein Federauflageteil 66. Das Federauflageteil 66 ist in diesem Ausführungsbeispiel topfförmig ausgestaltet und umschließt das Hülsenteil 64 umfangsseitig. Das Federauflageteil 66 weist einen Boden 68 auf, mit einer Öffnung 70, durch welche die Ventilstange 22 ins Innere des Federauflageteils 66 eintritt. Zwischen dem Boden 68 und dem Hülsenteil 64 ist eine Einstellscheibe 72 eingebracht. Diese Einstellscheibe 72 wirkt als Distanzstück und kann für einen Längenausgleich genutzt werden.
  • Das Hülsenteil 64 ist in das Federauflageteil 66 vorzugsweise passgenau eingefügt. Weiterhin ist in dieses Federauflageteil am oberen Ende, oberhalb des Hülsenteils 64, das Einstellstück 28 eingefügt, welches den Kopplerraum 30 nach oben begrenzt. Das Federauflageteil 66 wirkt also als Führung für das Einstellstück 28.
  • An ihrem oberen Ende umfasst das Federauflageteil 66 eine Federauflage 74 in Form eines umlaufenden Randes 76. Zwischen dieser Federauflage 74 und der Ventilscheibe 24 erstreckt sich in diesem Ausführungsbeispiel eine Federhülse 34, welche jedoch, analog zur Figur 1, auch durch eine Schraubenfeder 36 ersetzt werden kann. Diese Federhülse 34 umschließt an ihrem oberen Ende das Federauflageteil 66 umfangsseitig und ist somit am Federauflageteil 66 geführt.
  • Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß dem Stand der Technik in Figur 1 muss die Federhülse 34 bzw. die Schraubenfeder 36 an ihrem unteren Ende nicht notwendigerweise auf einem austauschbaren Stützring 40 gelagert sein. Aufgrund der zweiteiligen Ausgestaltung der Kopplerhülse kann nunmehr das Federauflageteil 66 geometrisch so gestaltet werden, dass dieses sowohl eine Auflagefläche für das Hülsenteil 64 der Kopplerhülse 32 bietet als auch für die Federhülse 34.
  • Die Federkraft der Federhülse 34 bzw. der Schraubenfeder 36 kann nun über die Positionierung des Federauflageteils 66 eingestellt werden. Die Federkraft der Federhülse 34 bzw. der Schraubenfeder 36 kann über das Federauflageteil 66 und das Hülsenteil 64 der Kopplerhülse 32 bis zum Einstellstück 28 übertragen werden. Die Einstellung der Federkraft kann erfindungsgemäß durch die Einstellscheibe 72 zwischen dem Federauflageteil 66 und dem Hülsenteil 64 realisiert werden.
  • Auf diese Weise lässt sich insgesamt eine Längeneinsparung bei der Konstruktion des Kraftstoffinjektors 10 realisieren. Je nach Ausgestaltung der einzelnen Bauteile sind weitere Verkürzungen des Kraftstoffinjektors denkbar.

Claims (11)

  1. Kraftstoffinjektor (10) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, umfassend mindestens einen Aktor und mindestens ein Einspritzventilglied (21) zum Verschließen oder Freigeben mindestens einer Einspritzöffnung (52), wobei das Einspritzventilglied (21) von dem Aktor hydraulisch über mindestens eine Ventilstange (22) und mindestens ein hydraulisches Ventil (48) steuerbar ist, wobei die Ventilstange (22) mit dem Aktor über mindestens einen hydraulischen Koppler (54) verbunden ist, wobei der hydraulische Koppler (54) einen Kopplerraum (30) und eine Kopplerhülse (32) umfasst, wobei die Kopplerhülse (32) mindestens zweiteilig ausgestaltet ist und ein den Kopplerraum (30) zumindest teilweise umschließendes Hülsenteil (64) und ein Federauflageteil (66) umfasst, wobei das Federauflageteil (66) mindestens eine Federauflage (74) zum Beaufschlagen der Kopplerhülse (32) mit einer Federkraft aufweist.
  2. Kraftstoffinjektor (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Federauflageteil (66) das Hülsenteil (64) zumindest teilweise umschließt.
  3. Kraftstoffinjektor (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Federauflageteil (66) zumindest teilweise eine Hülsenform aufweist.
  4. Kraftstoffinjektor (10) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei das Federauflageteil (66) zumindest teilweise topfförmig ausgestaltet ist, wobei die Ventilstange (23) sich durch eine Öffnung (70) im Boden (68) des Federauflageteils (66) hindurch erstreckt.
  5. Kraftstoffinjektor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Hülsenteil (64) und das Federauflageteil (66) durch eine lösbare Verbindung miteinander verbunden sind, insbesondere eine Steckverbindung.
  6. Kraftstoffinjektor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Hülsenteil (64) und dem Federauflageteil (66) mindestens ein austauschbares Distanzelement angeordnet ist, insbesondere mindestens eine Einstellscheibe (72).
  7. Kraftstoffinjektor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Federauflage (74) mindestens einen umlaufenden Rand (76) umfasst.
  8. Kraftstoffinjektor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Beaufschlagen der Kopplerhülse (32) mit einer Federkraft mindestens ein Federelement (34, 36) vorgesehen ist, wobei das Federelement (34, 36) das Federauflageteil (66) zumindest teilweise umfangsseitig umschließt.
  9. Kraftstoffinjektor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der hydraulische Koppler (54) weiterhin mindestens ein den Kopplerraum (30) begrenzendes Einstellstück (28) aufweist, wobei das Einstellstück (28) zumindest teilweise in dem Federauflageteil (66) geführt ist.
  10. Kraftstoffinjektor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Beaufschlagen der Kopplerhülse (32) mit einer Federkraft mindestens ein Federelement (34, 36) vorgesehen ist, wobei das hydraulische Ventil (48) mindestens eine Ventilplatte (24) aufweist, wobei das Federelement (34, 36) unmittelbar auf der Ventilplatte (24) abgestützt ist.
  11. Kraftstoffinjektor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend mindestens eine Ventilfeder (38), wobei die Ventilfeder (38) auf der Ventilstange (22) abgestützt ist und eingerichtet ist, um die Ventilstange (22) mit einer Schließkraft zu beaufschlagen.
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